2022年度十大天線技術進展
上海華湘
2023-03-21 12:52
2476次“逐日工程”微波發射天線、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空間太陽能電站地面驗證系統于2022年6月15日通過驗收。驗證系統主要包括五大子系統：歐米伽聚光與光電轉換、電力傳輸與管理、微波發射天線、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，四個聚光系統轉換得到的電能匯聚到中間發射天線，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。
非對稱全數字大規模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模MIMO技術, 在頻分、時分、碼分的基礎上繼續挖掘空間資源, 以有效提升系統容量。大規模MIMO技術的核心是多波束有源陣列天線, 而大規模全數字多波束陣列天線架構是最佳方案, 但面臨系統復雜度、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“非對稱全數字大規模MIMO陣列天線”的概念, 并獲得國家重點研發計劃項目: “非對稱毫米波亞毫米波大規模MIMO關鍵技術研究及系統驗證” (2020YFB1804900) 的支持。三年來, 在非對稱大規模MIMO陣列系統架構、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, 以及多通道收發芯片和系統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。該衛星預計在地球表面擁有超過 776，996平方公里的視野。
大規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。
跨頻段共口徑大規模天線
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。基于濾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。
