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作者：陈豪杰;尚玉龙;张雷;王玉;田建杰;陈佳望;
单位：江苏理工学院电气信息工程学院;
摘要：基于Pancharatnam-Berry(P-B)相位原理，设计了一种机械式智能超表面。不同于PIN管控制数字超表面来实现0°和180°的反射相位变化，机械式智能超表面通过现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)控制超表面单元所集成的机械器件实现单元旋转，进而实现反射相位在0°～360°的任意调控。在3.5～5.5 GHz频段内，所设计的智能超表面单元的反射损耗均小于0.2 dB,其反射相位与旋转角度之间的关系高度符合P-B相位原理，误差小于1.34°。为了降低系统的计算复杂度，基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法，提出了一种简化的多波束优化算法。该算法通过简化目标函数，显著减少了角度遍历计算的次数，进而降低了计算复杂度；利用单波束的最优相位阵列生成PSO算法的初始粒子，进而降低了PSO算法收敛所需的迭代次数。仿真结果表明，当波束数量为2时，波束总能量超过15.7 dB,同时波束能量差控制在2.5 dB之内，证实了所提出的多波束优化算法的可行性。
关键词：智能超表面;;机械式调控;;多波束;;粒子群优化算法
基金资助：国家自然科学基金(61901196,61701202);; 常州市科技计划项目(CJ20235063,CJ20235051,CJ20210070);; 常州市5G+工业互联网融合应用重点实验室(CM2023015);; 东南大学国家移动通信研究实验室开放研究基金项目(2021D14);; 未来网络科研基金项目(FNSRFP-2021-YB-35)~~
