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2022年度十大天线技术进展

上海华湘
2023-03-21 12:52
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“逐日工程”微波发射天线、接收与整流天线


西安电子科技大学段宝岩院士牵头研制的全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统于2022年6月15日通过验收。验证系统主要包括五大子系统:欧米伽聚光与光电转换、电力传输与管理、微波发射天线、接收与整流天线、控制与测量。其工作原理,首先是根据太阳高度角确定聚光镜需要倾斜的角度,在接收到聚光镜反射的太阳光后,位于聚光镜中心的光伏电池阵,将其转化为直流电能。随后,通过电源管理模块,四个聚光系统转换得到的电能汇聚到中间发射天线,经过振荡器和放大器等模块,电能被进一步转化为微波,利用无线传输的形式发射到接收天线。最后,接收天线将微波整流再次转换成直流电,供给负载。


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非对称全数字大规模MIMO有源阵列天线

众所周知, 1G、2G移动通信基站采用的是扇形波束的单天线技术 (即, 单入单出SISO架构), 3G、4G开始采用多天线技术 (即, 多入多出MIMO架构), 而5G 则采用了基于混合多波束有源阵列天线的大规模MIMO技术, 在频分、时分、码分的基础上继续挖掘空间资源, 以有效提升系统容量。大规模MIMO技术的核心是多波束有源阵列天线, 而大规模全数字多波束阵列天线架构是最佳方案, 但面临系统复杂度、功耗、成本、海量数据实时处理等一系列瓶颈问题。因此, 在5G中退而求其次采用了基于相控子阵的混合多波束方案。为了进一步大幅提升系统容量, 同时突破上述瓶颈, 面向6G, 东南大学洪伟教授团队于2019年提出了“非对称全数字大规模MIMO阵列天线”的概念, 并获得国家重点研发计划项目: “非对称毫米波亚毫米波大规模MIMO关键技术研究及系统验证” (2020YFB1804900) 的支持。三年来, 在非对称大规模MIMO阵列系统架构、天线阵列最佳拓扑结构、非互易信道特性与建模、阵列通道的校准与自校准、通道非线性行为建模与线性化, 以及多通道收发芯片和系统实验验证等方面取得重要进展。完成了国际上首套毫米波非对称64T16R全数字大规模MIMO阵列原理样机, 并作为对比目标, 完成了国际上首套毫米波全数字64T64R大规模MIMO阵列样机, 支持20个波束/数据流, 总数据吞吐率达到50Gbps。在IEEE T-AP、IEEE T-MTT、IEEE JSSC、《中国科学:信息科学》等权威期刊上发表系列论文中两篇论文入选ESI高被引论文, 一篇获IEEE MTT-S Microwave Prize。




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蓝色行者 3商用移动通信阵列

美国AST 太空蓝色行者 3是部署在近地轨道上的最大商业通信阵列,旨在通过 3GPP 标准频率以 5G 速度直接与蜂窝设备通信。卫星阵列天线已经于2022年11月14日在太空展开,面积为64 平方米。这一设计特征对于支持天基蜂窝宽带网络至关重要。该卫星预计在地球表面拥有超过 776,996平方公里的视野。

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大规模分布孔径深空探测天线

近日,由北京理工大学牵头建设的“中国复眼”成功开机观测。它与世界著名的“中国天眼”不同,由很多小天线合成一个大天线,就像昆虫的眼睛一样,因此得名“中国复眼”,意为“中国复兴之眼”。近日完成是一期工程建设,二期工程建设将于2023年年初动工,整个系统分三期建设完成,建成后可实现超远程探测,探测距离可达1.5亿公里。

 

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跨频段共口径大规模天线

华南理工大学章秀银教授课题组对跨频段共口径大规模天线阵列关键技术进行了研究与验证。异频共口径天线阵列中不同频段阵子密集分布导致互耦严重,端口隔离差。此外,处在上方的低频天线单元对下方的高频天线单元形成遮挡,导致高频辐射方向图畸变。针对该问题,课题组提出了基于集成滤波天线的隔离度提升技术,利用集成滤波天线的带外抑制特性来降低不同频段的互耦,提高隔离度;提出了基于空间滤波天线的方向图畸变改善技术,设计了具有空间滤波特性的低频天线,使其下方的高频天线辐射的电磁波可以透过低频天线,改善了高频天线的辐射方向图。基于滤波天线技术设计了系列多频共口径基站阵列天线,实现了3G/4G/5G 不同频段天线的一体化集成。