הקדמה: למה S Parameters Matter for Reurable Intelligent Surfaces

בתחום הסימולציה המתפתח במהירות של תקשורת אלחוטית, משטחים חכמים מתחדשים (RIS) הופיעו כטכנולוגיה המשתנה של המשחק לעיצוב propagation גל אלקטרומגנטי ללא הדגימה פעילה.כל עיצוב RIS, בין אם רפלקטיבי או transmissive, hings על השליטה המדויקת של איך גלי גלי גלי מתכת עם משטח טונה.

מה זה S Parameters?

(ה) פרמטרים ידועים באופן אוניברסלי כ-Sפרמטרים, מספקים תיאור ממטריקס קומפקטי של כיצד רשת רב-פורטואנט אינטראקציה עם אירוע וגלי טיסה יוצאים מן הכלל; במעגלים גבוהים ומערכות אנטנה, מתח קונבנציונלי והפסדים נוכחיים של משמעות פיזית בשל השפעות מבוזרות; מהנדסים, במקום זאת, מסתמכים על גלי חשמל LT2: LTFRE 2.

היתרון הבסיסי של פרמטרים S הוא במידות הישירות שלהם בתדרי מיקרוגל באמצעות מנתח רשת וקטור (VNA) שלא כמו מוטציות או אישורים, פרמטרים S אינם דורשים הפסקות קצרות או פתוחות-כיירות שיכולות לגרום oscillations או חוסר יציבות.זה הופך אותם מתאימים במיוחד עבור אפיון מבנים הניתנים להגדרה מחדש, שבו שינויים במצב בלתי אפשרי עם הטיה, שני פרמטרים סטנדרטיים של תאים שונים של SRMIUMXIUMS, אשר כוללים תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של RMIRMIRMIUMXIUMXIUMXIUMXIUMXIUMXIUMXIUMXIUMXI RM, אשר עשויים, אשר עשויים מתואמים עם תאים שונים, כאשר הם מתאימים במיוחד עבור תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים עם תאים שונים, אשר כוללים תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של תאים שונים של RMS.

תא יחידת RIS ותגובה מסובבת

פאנל RIS הוא בדרך כלל מערך של תאים יחידה זהה, כל אחד המכיל אלמנט טונה אימפולסיבית כגון דיודה varactor, PIN diode, או תיקון גבישי נוזלי.משימה עיצוב הליבה סובב סביב הנדסה התא יחידה כך שחתימה מפוזרת שלה יכול להיות מהדהד אלקטרונית, כאשר גל רדיו מאיר את פני השטח, כל תא מחדש שלב מאולתר וגרסה מפוסלתרת של כוח הרבה יותר, אבל הוא מסוגל לשלוט על ידי שינוי כוח.

התנהגות הפיזור של תא יחידה מאופיינת בתנאי גבול תקופתיים כדי לחקות סביבה ערכית אינסופית, אשר חיונית לחיזוי מדויק של התגובה הקולקטיבית של פני השטח הרץ. סימולציות אלקטרומגנטיות מלא סימולציה תאים עם תנאי גבול מאסטר-עבד ונמל פלורק לאחר מכן סימולציה של אלגוריתם SLT:011FLT 1 פרמטרים עבור כל זרם הטיה ונקודת התדרים היא תוצאה של ריצוף סטנדרטי של ריצוף של 30 שלבים סטנדרטיים, כלומר, כלומר, לדוגמה, סימולציה של ריצוף נתונים סטנדרטיים, ריצוף של ריצוף של ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף ריצוף , סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של ריצוף ריצוף ריצוף קיבולת של 30 סימולציה של סימולציה של סימולציה של קיבולת של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של 30 סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של קיבולת גבוהה סימולציה של קיבולת גבוהה קיבולת גבוהה

שלב הרהורים ותיקון

(ה) הנפוץ ביותר S פרמטר עבור סוג רפלק (RIS) הוא ההשתקפות של תא יחידה בתנאים תקופתיים של גבול - לעתים קרובות שכותרתו SFLT:011FLT:1(f, VirFLT:2biasph:2biasFLT 3:) שבו VFLT:4biasFLT: 5 הוא מתח כוונון משותף זה מאפיין את השלב הנכון של ריצוף 3, 000 מתאים כדי להיות משקף את כל ריצוף יעיל של ריצוף 1.

(FLT-20 אפקטים קוונטיים של שלב 1FLT) יש לשקול כי מעגלי הטיה מעשית יכולים רק לספק מספר סופי של מתח דיסקרטי.מספר של שלב ניתן להשיג באופן ישיר משפיע ישירות על רמת הצד השני ו- beam-pointing שלב דיוק, עיצוב עם פתרון שלב 2bitvact (ארבע מדינות) יניב ניגודים גבוהים יותר מאשר 3bit או יישום 4 סיביות.

המונחים: Paulization Handling

בעוד יישום RIS רבים פועלים במצב רפלקטיבי, משטחים מסוג השידור והיברידיים נמצאים גם תחת חקירה פעילה.כאן, SIRFLT:02103FLT:1 (או SIRFLT:212FLT 3) מתאר את הגל הקדמי העובר דרך פני השטח, בנוסף, את מלוא מטריקס יכול ללכוד אפקטים קוטביים.

ההמרה הקוטבית היא כפיית היחס של השתקפות חוצה-קוטב להשתקפות משותפת, למשל, SIRFLT:011,xyFLT:1 עבור גל מוקטן y-קוטב אשר משקף כמו x-קוטב X-מחדש.2 S-parat מלא של מטריקס S-פרמטר S-parat עבור תא (מחצוב או 2thogal קוטבינציה) מאפשר מודלים כפולים עבור תאים מרובים זה לעתים קרובות מקוטבים.

S Parameter Extraction from Full-Wave Simulations

החילוץ של יחידות-תאים S פרמטרים דורש התקנה סימולציה זהירה.הגישה הנפוצה ביותר היא מודל תא יחידה יחיד ב סימולטור גל מונח: התא ממוקם בתוך חלק של גל מונחה עם תנאים כי לשחזר מנוף תקופתי. הגל תומך במצב TE10-כמו זה מתאים תקרית גל בזווית מסוימת.

(FLT:0)Convergence and meshingFreaLT:1) הם קריטיים.הגאומטריה של תא יחידה × לעיתים קרובות כוללת תכונות באורך של גלי חשמל כגון פערים צרים, באמצעות חבילות דילול. a mesh דק נדרש כדי לפתור את ההתפלגות השדה ליד תכונות אלה.התאמה עם קריטריון מצטבר על גודל S-מטר (למשל, פרמטרים סטנדרטיים) של שימוש בתבניות חישוביות קבועות, על גבי ספקטרום קבועות, על פני ספקטרום קבועות, כדי להבטיח שימוש קבועות, כלומר, פרמטרים אופייניות של פרמטרים של פרמטרים של ספקטרום של ספקטרום של פרמטרים של פרמטרים של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של סימטריים, לאחר זמן קבוע של פרמטרים, לאחר זמן פרמטרים, לאחר זמן קבוע, לאחר זמן קבוע, כלומר, לאחר זמן קבוע, על גבי ספקטרום של פרמטרים, לאחר זמן קצר יותר, לאחר זמן קבוע של פרמטרים, לאחר זמן קצר של ספקטרום של פרמטרים, לאחר זמן, לאחר זמן קבוע של פרמטרים, לאחר זמן קצר יותר, לאחר זמן קבוע של ספקטרום של תחליפיים

מודלים מלאים של פאנלים עם S Parameters

פאנל RIS מלא לא יכול להיות מטופל כסכום פשוט של תאים בודדים כי אלמנטים שכנים יחד אלקטרומגנטית. פרמטר S השלם של משטח N-element הוא רשת NxN שבו כל אחד לטווח מחוץ לטווח בינוני הקוונטי הקוונטים הפיכה הדדית. בעוד סימולציה גלימה מלאה של מערך שלם הוא יקר חישובי חישוב, יחידת Sפרמטרים S מופקת מסימולציות תקופתיות לשמש יעיל כמו תרגול משולב של תדרים סטנדרטיים של דפוס קבוע של שפעת כפולה, ולאחר מכן, אשר לעתים קרובות.

שיתוף פעולה הדדי והשפעותיו

הפיכה הדדית בין תאי יחידה משנה את המכשולים היעילים שרואים על ידי כל אלמנט, גורם לשינוי בשלב המימוש לסחף מהמטרה העיצובית המבודדת שלה.זרימות העבודה עיצוב מתקדמות משלבות פרמטרים S אשר מהווים את ההפיכה הזו.שימוש במודל S-parameter, אחד יכול לפתור עבור סרדיטים או טנות תחליפיים הדרושים המייצרים את השדה הרצוי, אפילו להשתמש בשיטה דיגיטלית, לאחר מכן, אינטגרציה בעלת השפעה מינימלית של SMRIת, היא בעלת השפעה מוגבלת עלות עלות עלות עלות עלות נתונים קיבולת גבוהה.

מערכת הפיכה הדדית מציגה גם התחדשות תלויה בתדר שיכולה לצמצם את רוחב הפס התפעולי של מודל ה-S-parameter מגלה את ההתחדשות הללו כקטבים בגודל ההשתקפות של מתחים מוטה מסוימים.מעצבים יכולים להתאים את הגיאומטריה התאית היחידה כדי לדחוף את הניתוקות האלה רק מהלהקה היעד או להציג אלמנטים של אובדן לחימם.במקרים מסוימים, תוך הפיכה דרך גלימות על פני השטח הוא מסוגל ליצור פרק 824 שלם של תאים לא ניתן למחולל, אך ורק על פני השטח המלא של תאים ⁇ .

אופטימיזציה באמצעות Simulated S-parameter

לפני אבטיפוס יחיד מוטבע, Sפרמטרים מספקים בסיס בדיקות וירטואלי.אלקטרומגנטי פותרים כגון HFSS, CST, או FEKO compute את המרטריקס של תא יחידה או קטע קטן של RIS על פני טאטא סיממטרי של ממדים גיאומטריים ומתחים הטייתים.מהנדסים לאחר מכן לנתח את המגמות: אובדן השתקפות מינימלי, קצב רוחב פס גבוה, ויציבות זוויתית זוויתית ורוחנית אלה יכולים למזער את האלגוריתם עיצוב ישיר.

(FLT:0) אופטימיזציה של Multi-objective אופטימיזציהFIRLT:1 לעתים קרובות נחוץ כי מדדים כמו טווח שלב וסחר רוחב פס מול זה. גישה חזיתית A Pareto, שבו כל נקודה מייצגת פשרה שונה, ניתן לייצר על ידי הפעלת סימולציות שלב רבים של S-paraמטר ורישום ביצועים מרכזיים.

מדד ואתגרי אופי

מעבר מסימולציה לחומרה אמיתית, פרמטרים S הופכים הכרחיים לאימות.אפיון אלמנט RIS דורש מדידה מבוקרת - באופן חד-משמעי סימולטור גל מונח, קשת חלל חופשי, או טווח מבחן אנטנה קומפקטי.המטרה היא למדוד את האפקטיביות של תא המטען ההשתקפות של יחידה תחת גל קבוע של ניתוח קיסרי (Sectdexa-p) כולל מדידה (SLT) עם לוח זמנים קבוע של קיבולת יחידה (S) עם אינדקס) של שימוש בדרך כלל במקום יחיד או מערך קטן בתוך מערך קטן בתוך גל מקבילה, או מערך קטן בתוך גל מקבילה, מקבילה, סגסוגת סטרייקט, אפילציה, רכה, אפילציה, רכה, רכה, רכה, רכה, רכה, רכה, רכה, רכה, , , קומפקטית, רכה, , סימולציה, קומפקטית, , , רכה, , , קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית, מדידה של קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית של קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית, קומפקטית של קומפקטית, כמו

עבור לוחות RIS גדולים, סריקה ליד שדה היא אלטרנטיבה למדידה ישירה של S-parameter.הפאנל מואר עם אנטנה בדיקה, ואת השדה מפוזר נמדד על מטוס בשדה הסמוך.הנתונים ליד שדה נתונים הוא אז טרנספורמציה לשדה הרחוק, ואפילו מתבנית שדה רחוק, ההשתקפות יעילה של אלמנטים בודדים יכול להיות מפר תהליך זה ביעילות תמצית N-מטר אחד של סימולציה של מילימטרים של סימולציה של מילימטרית אחד, למרות סימולציה של מילימטרית של מילימטרית של ⁇ מילימטרית של ⁇ מילימטרית של מילימטרית אחד ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיוונים עתידיים: משטחים הסתגלות ו-AI

האבולוציה הבאה של RIS תעסוק כנראה משטחים שיכולים לחוש את הערוץ ולהגדיר את עצמם בזמן אמת ללא לולאות בקרה חיצוניות.באדריכלות אדפטיות כאלה, Sפרמטרים מתמזגים עם למידת מכונה.מדוני הדרכה המורכבים מנתוני תאים S-parameter - ממפה לתבניות קרינה, מידע על מצב ערוץ, או מתחים מוטה אופטימליים - מאפשרים רשתות עצביות כדי לחדור בצורה הטובה ביותר של סוכני למידה.

כיוון גשם מרגש נוסף הוא השימוש ב-Sפרמטרים עבור FLT:0דיגיטליים נתונים תאום-אסד 3, המבטיחים שינוי של מערכת ההפעלה 1 (התאום הדיגיטלי של RIS, שנבנה מהנתונים של S-parameter גבוה, פועל במקביל עם זרם פיזי של 2D, מתאים בין קידוד ביצועים מחושבים ונמדדים של מתחים מוטהים בעלי ערך.

השוואה עם פרמטרים אחרים ברשת

בעוד שפרמטרים S שולטים באופייזציה של RIS, פרמטרים אחרים כגון חסימה (Z), אישור (Y), ו-ABCD פרמטרים משמשים גם בהקשרים ספציפיים. Z ו Y פרמטרים דורשים תנאים פתוחים וקצרים של חומרים קשים למימוש בתדרים גבוהים יותר של הפיכה (ABCD פרמטרים הם גם נוח עבור חיתוך שתי רשתות, כמו גם מודלים של יחידת אחסון עם אלמנטים משובצים, אך הם עדיין ברורים יותר כי הם כוללים אופטימיזציה פיזית של ⁇ .

מסקנה

(ה) פרמטרים המרכיבים את ה-Analytic backbone המקשרים את הפיזיקה של משטחים הניתנים להגדרה מחדש למדדים החשובים ברשתות אלחוטיות: יעילות השתקפות, פתרון שלב, רוחב פס 7 ותפקוד סריקה נוסף.על ידי מינוף מודלים מדויקים של S-parameter, מעצבים יכולים לחקור חללים עצומים של עיצוב, לצפות אפקטים הדדיים של הפיכה הדדית (RIS) ו-Acroformances נגד מדדים אלקטרומגנטיים קפדניים.