面向空天地海一体化网络的多波束透射-反射-超表面天线- 大数跨境

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面向空天地海一体化网络的多波束透射-反射-超表面天线

两江科技评论

2023-11-20

导读：近日，天津大学微电子学院成像与感知微电子技术实验室马凯学教授、罗宇教授团队研发了一款面向空天地海一体化场景的双向辐射的多波束透射-反射-超表面天线。

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撰稿|由课题组供稿

导读

近日，天津大学微电子学院成像与感知微电子技术实验室马凯学教授、罗宇教授团队研发了一款面向空天地海一体化场景的双向辐射的多波束透射-反射-超表面天线。相关成果以“Multi-beam transmit-reflect-array antenna using alternating transmission and reflection elements for space-air-ground-sea integrated network”为题发表于IEEE Transactions on Antennas and Propagation。

研究背景

作为第六代移动通信的重点研究对象，空天地海一体化网络可以协同天基网络、空基网络、地基网络、海基网络实现万物互联消除用户连接盲区。由于空天地海一体化网络中的大量目标用户处于不同方向上的多个区域，具有双向辐射波束的天线适用性更强，而传统的双向天线均是单波束辐射，无法接入大量用户。因此，迫切需要提出一款新型双向多波束辐射的天线。

研究亮点

研究团队提出了一款新型透射-反射-超表面天线，其透射波束和反射波束均为多波束，有望高效地应用于空天地海一体化网络。图1为集成多波束透射-反射-超表面天线的空天地海一体化网络的理论模型图，从图中可以看出单个多波束透射-反射-超表面天线可以同时接入天基网络、空基网络、地基网络、海基网络，有利于整个系统的小型化。

本研究所提出的透射-反射-超表面天线是有两种不同的透射单元和反射单元列交替排布构成。透射孔径和反射孔径相对独立，其各自的口面的相位分布均是由不连续相差的周期性相位和补偿相位构成，通过调整透射孔径和反射孔径的周期性相位差可以实现不同波束个数的多波束。当透射孔径的周期性相位差为90°和反射孔径的周期性相位差为180°，将会实现透射三波束和反射双波束的透射-反射-超表面天线，如图2所示。图3为加工的多波束透射-反射-超表面的实物图以及在天线暗室中的测试设置。图4分别显示了待测天线在XOZ和YOZ平面的方向图比较结果，具有良好的一致性。该实验结果验证了所提方法的有效性。