Οι αναδιαμορφώσιμες έξυπνες επιφάνειες (Reconfigurable intelligent surfaces ή εν συντομία RIS) είναι ένας τύπος προγραμματιζόμενης δομής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της διάδοσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, αλλάζοντας τις ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες της επιφάνειας. Παρέχουν μια νέα προσέγγιση για τη βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων ασύρματων επικοινωνιών: Και επί της ουσίας πρόκειται για αλλαγή του περιβάλλοντος διάδοσης αντί για προσαρμογή σε αυτό.
Η ενσωμάτωση μεταλλικών αντηχείων και ηλεκτρονικών στοιχείων, όπως οι διόδους PIN και οι δίοδοι varactor, έχει προωθήσει την έρευνα RIS σε ένα νέο στάδιο. Τα RIS μπορούν πλέον να χειρίζονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα με ανάλυση υπομήκους κύματος. Επιπλέον, σε συνδυασμό με μια συστοιχία πύλης προγραμματιζόμενης πεδίου, αυτά τα RIS μπορούν να εναλλάσσονται δυναμικά μεταξύ πολλών διαφορετικών λειτουργιών σε πραγματικό χρόνο, απλώς αλλάζοντας τις αλληλουχίες κωδικοποίησης.
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα δυσλειτουργικά σημεία σε αυτά τα RIS που βασίζονται σε δίοδο. Πρώτον, ο βαθμός ελευθερίας αναδιαμόρφωσης στην κλίμακα στοιχείων μονάδας περιορίζεται από την αρχή λειτουργίας των διόδων PIN/varactor: οι περισσότερες είναι δυαδικές και μόνο λίγες μπορούν να προσεγγίσουν τις τέσσερις. Επίσης, η τυπική απαγωγή ισχύος μιας μεμονωμένης διόδου είναι περίπου αρκετές εκατοντάδες milliwatts. Η διατήρηση της λειτουργικότητας απαιτεί συνεχή παροχή ρεύματος. Αυτή η κατανάλωση ενέργειας συνεπάγεται με αντισταθμίσεις μεταξύ του μεγέθους ή του αριθμού του στοιχείου μονάδας και του συνολικού μεγέθους RIS, εμποδίζοντας τις εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.
Όπως αναφέρεται στο Advanced Photonics , μια διεθνής ομάδα ερευνητών έχει αναπτύξει ένα μηχανικό RIS που διαθέτει υψηλό βαθμό ελευθερίας αναδιαμόρφωσης, με χαμηλό κόστος και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Το RIS λειτουργεί σε συχνότητες μικροκυμάτων και χρησιμοποιεί μια ισχυρή μέθοδο ελέγχου για τον προσδιορισμό της γωνίας περιστροφής κάθε μετα-ατόμου.
Το RIS αποτελείται από μια υπερκυψέλη 20 × 20 που καλύπτει μια περιοχή 870 mm × 870 mm. Κάθε υπερκυψέλη αποτελείται από έναν βηματικό κινητήρα, ένα σύνολο γραναζιών μετάδοσης και μια σειρά 4 × 4 μετα-ατόμων. Κάθε μετα-άτομο μπορεί να περιστραφεί μηχανικά για να επιτευχθεί ο επιθυμητός έλεγχος φάσης. Αυτή η επαναπρογραμματιζόμενη λειτουργία επιτρέπει ένα συνεχές και αυθαίρετο μοτίβο ελέγχου φάσης σε ολόκληρο το RIS με υψηλή απόδοση και ομοιόμορφο πλάτος.
Οι ερευνητές επιδεικνύουν δυναμικό και αποτελεσματικό έλεγχο του προσκρουόμενου μετώπου κύματος στο RIS, διαμορφώνοντας εκ νέου τη λειτουργία του σε πραγματικό χρόνο σε μια σειρά λειτουργιών. Αποδεικνύουν ότι η σχεδόν συνεχής δυνατότητα συντονισμού φάσης βελτιώνει σημαντικά τη δυνατότητα ελέγχου του μετώπου κύματος.
Οι μηχανικά επαναπρογραμματιζόμενες μονάδες και τα μετα-άτομα μπορούν να προσαρτηθούν ή να αποκολληθούν με ευελιξία. Επιπλέον, το σύστημα διατηρεί την καθορισμένη λειτουργικότητα χωρίς να καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια, έτσι προσφέρει μια νέα εξοικονόμηση ενέργειας και φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση. Σύμφωνα με τον επικεφαλή της συγκεκριμένης μελέτης Weili Zhang, καθηγητή μηχανικής στο Oklahoma State University, «Αυτό το RIS υπόσχεται να επιτύχει πολυδιάστατο χειρισμό ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ενσωματώνοντας διαφορετικά σύνολα γραναζιών και διαφορετικά μετα-άτομα, τα οποία μπορεί να φέρουν την έρευνα που σχετίζεται με το RIS στο επόμενο επίπεδο».
. Είναι ένας τύπος προγραμματιζόμενης δομής){kind=link}