随着通信技术不断演进，未来6G毫米波通信需要的天线数和通道数量更为庞大，AAU内功放数亦随之增多，面临高成本、高功耗等问题。因此构建全新的低成本、低功耗的6G毫米波新型射频架构迫在眉睫。近年来智能超表面技术兴起。超表面是由大量周期性可调单元组成的阵列，各个单元均可通过编码控制其相位、幅度状态实现波束赋形。将超表面与数字基带结合构成全新形态的毫米波基站射频系统，取代了原有天线阵子，可显著减少模拟通道、放大器和移相器的数量，实现成本和功耗的降低，有望用于热点区域补充覆盖、室内通信等场景。毫米波超表面较低频段超表面体积更小，所需的工作带宽更大，这对其设计、加工、调控等方面带来了较大挑战。此前业界仅有单元1bit调相的超表面样机，即工作带宽内每个单元仅能实现2种相位状态（0°和180°）的切换，存在镜像波束以及较多旁瓣、主瓣能量利用率低、波束调控精度低等问题。如何突破技术瓶颈，实现多bit相位调控以提升超表面的波束赋形能力，成为了毫米波频段超表面技术研究的重点。
载体项目团队攻克毫米波频段超表面多bit相位调控带宽受限的技术难点，完成了高复杂的调控电路设计，研发了业界首个“毫米波2bit超表面天线原型样机1.0”。这款样机的每个超表面单元均能够在25.5GHz-26.5GHz频段内实现4种相位状态（0°、90°、180°、270°）的独立调控。图2是项目组在中国移动信息港搭建的试验系统。系统的发送端为30x30单元的超表面天线一体化样机，接收端为10x10超表面及喇叭天线，结合USRP可实现窄波束调控，支持视频信号实时传输。试验验证2bit样机相比于1bit样机性能有提升显著：1）主瓣增益较相同口面的1bit样机提升3-5dB；2）主瓣水平宽度约为5°（1bit样机约为15°），即2bit样机实现了更高的波束调控精度；3）解决了1bit样机赋形带来的镜像波束问题，能够有效抑制旁瓣，从而减少干扰、提高能量利用率。
图2 超表面基站天线样机系统
“毫米波2bit超表面天线原型样机1.0”是一种全新的低成本、低功耗毫米波基站射频架构，实现了业界首个在毫米波频段支持2bit调相的超表面传输。该样机突破了超表面硬件设计的技术瓶颈，较现有1bit毫米波样机具有更高的主瓣增益、更少的旁瓣、更高的波束调控精度，引领了面向毫米波基站侧的超表面技术的发展，为其在6G通信中落地提供了巨大应用潜力。
