《光电进展》的新出版物;DOI 10.29026/ oeas .2024.240040，讨论了一种基于欺骗表面等离子激元极化的外部可感知智能漏波天线。
智能天线因其能够同时实现通信和感知功能而备受关注，但通常具有复杂的控制和高成本。物联网(IoT)和人工智能(AI)的发展带来了跨学科的新应用，以及一系列灵活和小型化的感知设备。因此，能够在复杂无线信道中完成环境感知和信号收发任务的智能天线将在未来的通信、传感等领域发挥重要作用。
智能天线在不断发展，通常包括三个主要类别:1。波束形成天线:这些天线动态调整其方向以聚焦信号，并提供增强的信号覆盖和质量。然而，它们需要复杂的硬件和信号处理，增加了系统成本，并对动态环境的适应提出了挑战。2. 自适应天线:这些天线实时调整其参数，以提高信号质量和对抗干扰。尽管它们有好处，但它们需要复杂的硬件和算法，以及大量的计算资源。3. 多功能超表面和可重构智能表面(RIS):多功能超表面通过调整单元的相位或偏振来实现全空间功能，从而实现全息图和光学传感等功能。RIS通过调整反射和折射特性来优化信号通道，从而提高信号的覆盖范围和容量。当超表面规模较大时，需要复杂的控制系统。
其中，结合传感器的超表面具有先进的智能电磁控制系统。例如，集成了计算机视觉(CV)的元表面依靠摄像头、数据和算法来执行波束跟踪、遥感和交通监控等任务。基于CV的智能超表面系统已被开发用于电磁跟踪和与运动目标的实时无线通信。这些系统通过电调谐超表面中每个单元的电磁特性，实现高精度和灵活的实时波束形成。然而，制造的复杂性和功耗带来了技术挑战。
为了开发一种降低系统复杂性和成本的新型智能天线，提出了一种基于欺骗表面等离子激元(SSPPs)的外部可感知漏波天线(LWA)系统。欺骗表面等离子激元(SSPPs)是一种特殊的“一维”超表面，具有高度局域化的电磁场和灵活可调的色散特性，可以为下一代电路和系统的发展提供新的解决方案。基于SSPPs的低串扰共形传输线、有源无源器件和通信系统已被提出，具有小型化、共形、低成本和易于集成的优点，适用于未来的无线通信。其中，SSPP漏波天线控制灵活，频带宽，增益高，可实现大角度波束扫描。与超表面天线相比，可重构SSPP天线具有有效元件少、设计复杂度低、制造相对简单、功耗低的特点。鉴于此，可重构的SSPP漏波特别适合智能天线的发展。
本文作者提出了一种基于sspp的外部可感知漏波天线(LWA)。本文提出的具有外部感知能力的智能SSPP-LWA系统可以自动实现“辐射”状态(未检测到外部窃听者)和“非辐射”状态(检测到外部窃听者)之间的实时切换，并对识别的运动目标进行波束跟踪。在如图1所示的通信场景中，SSPP-LWA通过CV获取外部干扰机或目标用户的实时位置信息，并据此切换辐射/非辐射状态，通过调整输入频率实现对运动目标的自动跟踪。利用波束重构和外部感知的能力，提出的SSPP-LWA是智能系统的主要竞争者，提供了在动态复杂环境中自主选择最佳操作模式和智能通信的能力。
这项工作至关重要，因为它解决了当前智能天线系统面临的几个挑战，如有限的工作频带、高复杂性和大量成本。它还通过自适应波束形成和干扰缓解改善雷达系统和安全通信信道。此外，它还促进了智能家居和城市中大量设备之间高效可靠的通信。增强的雷达、更好的通信和传感能力可以使自动驾驶汽车更安全、更可靠，并增强用户在移动互联网和流媒体服务等日常应用中的体验。
该研究的下一步涉及使用其他先进系统(如无人机(UAV)通信网络和人工智能(AI))改进SSPP-LWA技术，以增强其能力。基于所提出的可重构SSPP-LWA，未来有可能设计出多维数字lwa。简而言之，可以通过振幅、频率和极化编码矩阵来确定不同的辐射状态，从而允许将数字基带信号直接调制到辐射波上。因此，提出的可重构SSPP-LWA有望在未来的智能无线通信中找到应用。
智能SSPP-LWA系统实时感知环境，完成自适应工作状态和精确目标跟踪，不仅可以优化频谱利用率、减少干扰，还可以提高系统的智能化水平和自动化水平，在无人机、自动驾驶、智能交通等领域显示出广泛的应用前景。
关键词:智能天线/外部感知/欺骗表面等离子激元/计算机视觉辅助
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