背景

近年来，随着无线通信技术与衍生技术的快速发展，无线通信网络的频率、容量、速率、带宽等都得到了极大地提升，5G技术的出现更是带来了毫米波的新频段与相关新技术，并逐步落实万物互联的概念与理论。无线网络的发展也将在6G中更进一步，从互联网迈向智联网，即建立起感知-通信-计算一体的通感一体化网络，形成不仅面向人，更面向机器与AI的泛在无线智能网络，实现“感知是网络的原生，有网络就有感知”的可持续性网络。

然而越发复杂且高端的网络与通信技术带来了更加复杂的网络规划与信号调控需求。目前对无线通信主要关注点在于通信主体，也就是接收机与发射机。在复杂的无线信道环境中，如反射、散射、干扰等影响下，采用了一系列的技术来提升无线信号发射与接收的能力，例如更大的功率、更多的天线协同、波束调控等。但随着5G毫米波的引入，高频信号自身的穿透性极差，且易被干扰与阻挡，在信源信宿以外需要尝试突破信道这一关键因素，也就是采用RIS智能超表面技术或可重配智能表面技术（Reconfigurable Intelligence Surface）。

“信息超材料”技术简单来说，就是使用自然界中不存在的、具有特殊性质的人工材料达到改变光电磁波性质的目的。通过人为控制，在光电磁波经过该反射面时，形成不同形状的可调控电磁波并发生反射，从而实现在信道上调控电磁波。目前已经可以利用数字编码对超材料进行调控，从而实时完成对电磁波的控制。借由RIS技术，可以使用反射波束规避非视距传输，完成盲区覆盖，也可以进行多径补充实现多流传输增加吞吐量。

毫米波液晶RIS（反射式）采用反射式液晶移相器和反射阵波束赋形技术，可以实现波束指向连续控制。其架构简单、成本低、重量轻，可应用于5G毫米波/6G高频段网络的热点补盲等场景中。核心工艺采用成熟的LCD工艺，基于显示企业现有产线即可实现低成本批量化生产制造。

需求

京东方RIS方案中包含了应用于5G毫米波频段的反射式液晶RIS天线模组（Panel+天线+控制电路）及整机，具有自适应扫描的功能，同时具有低功耗和轻量化的特点。

• 目标场景：5G毫米波/6G高频段网络的热点补盲

• 工作频段：24.25-27.5GHz

• 反射波束扫描范围：-60°~+60°

• 移相精度：5bit

• 功耗<2W（包括控制功耗和驱动功耗）

目前他们正在研发的下一代产品中，极化方式变为双极化，节省了单个定向基站的天线数量，并且拼阵支持以及单panel有效单元数支持个数上面都有极大的优势。

为了测量环境漫散射中，有无毫米波RIS对信号传输的影响，测试需在室外进行。对于频率较高的信号来说，环境对它的衰减影响更大，这就意味着需要更大的接收灵敏度才能观测到高频信号。与此同时，京东方正在进行RIS新产品的研发，需要快速高效的进行信号的收发测试，那么如何高效便捷的测试此次毫米波液晶RIS的优秀波束指向连续控制性能呢？

解决方案

京东方选用了虹科便携式信号源和虹科Spectrum Compact手持式频谱仪进行外场与实验室的高效测试与产品验证，虹科便携式频谱仪做到了真正的手持式，非常适合外场测试，在可以接收高频信号的同时，还具有极高的接收灵敏度。而便携式信号源频率高达40GHz，能产生所需的高频信号。虹科便携式毫米波收发方案的参数满足了京东方的测试要求，他们在短时间内完成了毫米波液晶RIS性能的测试，并高效地完成了产品研发与发布。

虹科手持式频谱分析仪

虹科24-43GHz手持式频谱分析仪是专为毫米波（FR2）网络规划和部署而设计的外场测试设备。它具有小巧便携的尺寸和即开即关式设计，很容易通过单手操作，同时具有高达4小时续航时间。是执行无线电设备安装、链路故障排除、干扰检测、现场规划和维护的必备工具，同时适用于5G毫米波频段的频率、功率、带宽等参数验证测试。

• 频率范围：24.300–43.000 GHz

• 领先的接收机灵敏度：-155dBm/Hz

• DANL：-100dBm@RBW=100kHz

• RBW：100, 300, 1000 kHz

• VBW：1, 3, 10, 30, 100 kHz

• 单手握持，可戴手套操作

• 独立工作，无需外部供电 

虹科40GHz低噪声宽带微波发生器

虹科最新便携式高频微波信号发生器HK-SG40000PRO覆盖了更宽的频段，具有更优秀的噪声性能，同样由USB-C供电无需直流适配器，具有前部控件和明亮的OLED显示屏，同时支持以太网远程操作，通过SCPI命令或前面板接口进行编程。高输出功率、宽带宽和超紧凑尺寸使其成为40GHz信号发生器的最优选择。

特点

• 超稳定的OCXO基准

• 内部谐波过滤

• 全频段功率输出校准

• MCX扫频触发输入

• 频率范围：100MHz至40GHz

• 校准输出（0-26.5GHz）：-25~+15dBm

• 校准输出（26.5-40GHz）：-15~+15dBm

• 超低的相位噪声和杂散

• 内部和外部参考端口

应用

• 天线设计

• 自动测试环境

• EMC测试

• 生产验证和测试

• 802.11n开发/测试

• Ku波段卫星链路测试

• X波段雷达应用

• 航空航天/国防研究

• Ka波段开发

• 视距链路测试

• 无线基础设施

• 5G测试

• 毫米波技术 

测试成果

为了观察毫米波液晶RIS对信道产生的影响，本次测试采用对比测试的方式进行，唯一的变量是有无毫米波液晶RIS。

• 首先采用虹科便携式信号源HK-SG40000PRO作为发射机，产生28GHz的高频信号，将信号源连接到天线，高频信号通过发射天线转换成电磁波。

• 接收天线连接虹科手持式频谱仪，在接收天线把电磁波转换为信号后，频谱仪测量到信号功率，界面上显示最终的信号功率为-93dBm。由于高频信号衰减很大，且为室外测试，因此对频谱仪的接收机灵敏度要求极高。而虹科手持式频谱分析仪的显示平均噪声电平DANL参数归一化后可达到-168dBm/Hz，可以很轻松的测量到-93dBm的信号功率。

• 然后改变发射天线和接收天线之间的信道条件，部署液晶RIS并上电赋形。其它的设备连接均不改变，再次通过信号源产生一个28GHz的信号，此时观察到频谱仪界面显示的信号功率为-73dBm。

• 通过测试的结果可以看出，在部署了液晶RIS后，终端有20dBm（100倍）的信号增强，证明了毫米波RIS优秀的性能。

参考来源：http://2022.risforum.com/millimeter-wave-liquid-crystal-ris/