2022年度十大天線技術(shù)進(jìn)展
上海華湘
2023-03-21 12:52
2471次“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(xué)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(yàn)證系統(tǒng)于2022年6月15日通過驗(yàn)收。驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括五大子系統(tǒng)：歐米伽聚光與光電轉(zhuǎn)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(jù)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(zhuǎn)化為直流電能。隨后，通過電源管理模塊，四個(gè)聚光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換得到的電能匯聚到中間發(fā)射天線，經(jīng)過振蕩器和放大器等模塊，電能被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為微波，利用無線傳輸?shù)?/span>形式發(fā)射到接收天線。最后，接收天線將微波整流再次轉(zhuǎn)換成直流電，供給負(fù)載。
非對稱全數(shù)字大規(guī)模MIMO有源陣列天線
眾所周知, 1G、2G移動(dòng)通信基站采用的是扇形波束的單天線技術(shù) (即, 單入單出SISO架構(gòu)), 3G、4G開始采用多天線技術(shù) (即, 多入多出MIMO架構(gòu)), 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(shù), 在頻分、時(shí)分、碼分的基礎(chǔ)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(shù)的核心是多波束有源陣列天線, 而大規(guī)模全數(shù)字多波束陣列天線架構(gòu)是最佳方案, 但面臨系統(tǒng)復(fù)雜度、功耗、成本、海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(jìn)一步大幅提升系統(tǒng)容量, 同時(shí)突破上述瓶頸, 面向6G, 東南大學(xué)洪偉教授團(tuán)隊(duì)于2019年提出了“非對稱全數(shù)字大規(guī)模MIMO陣列天線”的概念, 并獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目: “非對稱毫米波亞毫米波大規(guī)模MIMO關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)驗(yàn)證” (2020YFB1804900) 的支持。三年來, 在非對稱大規(guī)模MIMO陣列系統(tǒng)架構(gòu)、天線陣列最佳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、非互易信道特性與建模、陣列通道的校準(zhǔn)與自校準(zhǔn)、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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面取得重要進(jìn)展。完成了國際上首套毫米波非對稱64T16R全數(shù)字大規(guī)模MIMO陣列原理樣機(jī), 并作為對比目標(biāo), 完成了國際上首套毫米波全數(shù)字64T64R大規(guī)模MIMO陣列樣機(jī), 支持20個(gè)波束/數(shù)據(jù)流, 總數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到50Gbps。在IEEE T-AP、IEEE T-MTT、IEEE JSSC、《中國科學(xué)：信息科學(xué)》等權(quán)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。
藍(lán)色行者 3商用移動(dòng)通信陣列
美國AST 太空藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)頻率以 5G 速度直接與蜂窩設(shè)備通信。衛(wèi)星陣列天線已經(jīng)于2022年11月14日在太空展開，面積為64 平方米。這一設(shè)計(jì)特征對于支持天基蜂窩寬帶網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。該衛(wèi)星預(yù)計(jì)在地球表面擁有超過 776，996平方公里的視野。
大規(guī)模分布孔徑深空探測天線
近日，由北京理工大學(xué)牽頭建設(shè)的“中國復(fù)眼”成功開機(jī)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(gè)大天線，就像昆蟲的眼睛一樣，因此得名“中國復(fù)眼”，意為“中國復(fù)興之眼”。近日完成是一期工程建設(shè)，二期工程建設(shè)將于2023年年初動(dòng)工，整個(gè)系統(tǒng)分三期建設(shè)完成，建成后可實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程探測，探測距離可達(dá)1.5億公里。
跨頻段共口徑大規(guī)模天線
華南理工大學(xué)章秀銀教授課題組對跨頻段共口徑大規(guī)模天線陣列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究與驗(yàn)證。異頻共口徑天線陣列中不同頻段陣子密集分布導(dǎo)致互耦嚴(yán)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(dǎo)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(shù)，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(shù)，設(shè)計(jì)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。基于濾波天線技術(shù)設(shè)計(jì)了系列多頻共口徑基站陣列天線，實(shí)現(xiàn)了3G/4G/5G 不同頻段天線的一體化集成。
