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2022年度十大天線技術進展

上海華湘
2023-03-21 12:52
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“逐日工程”微波發(fā)射天線、接收與整流天線


西安電子科技大學段寶巖院士牽頭研制的全鏈路全系統(tǒng)空間太陽能電站地面驗證系統(tǒng)于2022年6月15日通過驗收。驗證系統(tǒng)主要包括五大子系統(tǒng):歐米伽聚光與光電轉換、電力傳輸與管理、微波發(fā)射天線、接收與整流天線、控制與測量。其工作原理,首先是根據太陽高度角確定聚光鏡需要傾斜的角度,在接收到聚光鏡反射的太陽光后,位于聚光鏡中心的光伏電池陣,將其轉化為直流電能。隨后,通過電源管理模塊,四個聚光系統(tǒng)轉換得到的電能匯聚到中間發(fā)射天線,經過振蕩器和放大器等模塊,電能被進一步轉化為微波,利用無線傳輸的形式發(fā)射到接收天線。最后,接收天線將微波整流再次轉換成直流電,供給負載。


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非對稱全數字大規(guī)模MIMO有源陣列天線

眾所周知, 1G、2G移動通信基站采用的是扇形波束的單天線技術 (即, 單入單出SISO架構), 3G、4G開始采用多天線技術 (即, 多入多出MIMO架構), 而5G 則采用了基于混合多波束有源陣列天線的大規(guī)模MIMO技術, 在頻分、時分、碼分的基礎上繼續(xù)挖掘空間資源, 以有效提升系統(tǒng)容量。大規(guī)模MIMO技術的核心是多波束有源陣列天線, 而大規(guī)模全數字多波束陣列天線架構是最佳方案, 但面臨系統(tǒng)復雜度、功耗、成本、海量數據實時處理等一系列瓶頸問題。因此, 在5G中退而求其次采用了基于相控子陣的混合多波束方案。為了進一步大幅提升系統(tǒng)容量, 同時突破上述瓶頸, 面向6G, 東南大學洪偉教授團隊于2019年提出了“非對稱全數字大規(guī)模MIMO陣列天線”的概念, 并獲得國家重點研發(fā)計劃項目: “非對稱毫米波亞毫米波大規(guī)模MIMO關鍵技術研究及系統(tǒng)驗證” (2020YFB1804900) 的支持。三年來, 在非對稱大規(guī)模MIMO陣列系統(tǒng)架構、天線陣列最佳拓撲結構、非互易信道特性與建模、陣列通道的校準與自校準、通道非線性行為建模與線性化, 以及多通道收發(fā)芯片和系統(tǒng)實驗驗證等方面取得重要進展。完成了國際上首套毫米波非對稱64T16R全數字大規(guī)模MIMO陣列原理樣機, 并作為對比目標, 完成了國際上首套毫米波全數字64T64R大規(guī)模MIMO陣列樣機, 支持20個波束/數據流, 總數據吞吐率達到50Gbps。在IEEE T-AP、IEEE T-MTT、IEEE JSSC、《中國科學:信息科學》等權威期刊上發(fā)表系列論文中兩篇論文入選ESI高被引論文, 一篇獲IEEE MTT-S Microwave Prize。




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藍色行者 3商用移動通信陣列

美國AST 太空藍色行者 3是部署在近地軌道上的最大商業(yè)通信陣列,旨在通過 3GPP 標準頻率以 5G 速度直接與蜂窩設備通信。衛(wèi)星陣列天線已經于2022年11月14日在太空展開,面積為64 平方米。這一設計特征對于支持天基蜂窩寬帶網絡至關重要。該衛(wèi)星預計在地球表面擁有超過 776,996平方公里的視野。

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大規(guī)模分布孔徑深空探測天線

近日,由北京理工大學牽頭建設的“中國復眼”成功開機觀測。它與世界著名的“中國天眼”不同,由很多小天線合成一個大天線,就像昆蟲的眼睛一樣,因此得名“中國復眼”,意為“中國復興之眼”。近日完成是一期工程建設,二期工程建設將于2023年年初動工,整個系統(tǒng)分三期建設完成,建成后可實現超遠程探測,探測距離可達1.5億公里。

 

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跨頻段共口徑大規(guī)模天線

華南理工大學章秀銀教授課題組對跨頻段共口徑大規(guī)模天線陣列關鍵技術進行了研究與驗證。異頻共口徑天線陣列中不同頻段陣子密集分布導致互耦嚴重,端口隔離差。此外,處在上方的低頻天線單元對下方的高頻天線單元形成遮擋,導致高頻輻射方向圖畸變。針對該問題,課題組提出了基于集成濾波天線的隔離度提升技術,利用集成濾波天線的帶外抑制特性來降低不同頻段的互耦,提高隔離度;提出了基于空間濾波天線的方向圖畸變改善技術,設計了具有空間濾波特性的低頻天線,使其下方的高頻天線輻射的電磁波可以透過低頻天線,改善了高頻天線的輻射方向圖?;跒V波天線技術設計了系列多頻共口徑基站陣列天線,實現了3G/4G/5G 不同頻段天線的一體化集成。