可见光多天线空分键控技术研究

空分键控是一种新型的空间复用技术,每个时刻只有一个发送天线工作,携带信息的是天线的位置而非发送符号本身,因此该种方法频带利用率较低。为了提高频带利用率,基于广义空间调制的概念,提出了光多天线空分键控调制方法,这种调制方式中每个时刻有多个天线同时工作。首先建立了可见光通信中的多天线空分键控系统模型,并对其误码率性能进行了分析,然后由此为依据提出了一种基于最小距离最大化准则的天线选择算法以获得误码率性能的增益,最后通过蒙特卡罗仿真验证了该天线选择方法的有效性。      

基于新型共面波导的频率可重构MIMO天线设计

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17～9.38 GHz与19.53～25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单元采用CPW馈电方式,蚀刻在F4B的介质基板上,MIMO配置无需额外的解耦装置便能实现良好的隔离效果。仿真和测试结果表明,单个天线与MIMO天线均可实现频率可重构特性,天线单元之间的隔离度<-20 dB,相关包络系数<0.05,分集增益接近10 dB,满足设计要求。     

天线映射规则伪随机变化的新型空移键控系统

在传统的空移键控技术基础上,对天线映射规则进行伪随机改变,旨在探索一种新的抗截获通信方式。重点分析了所提方案的实现原理及天线映射结构,并计算了其误码率联合上界;接收端采用最大似然算法,确保了天线位置序号能被正确检测。性能仿真表明,该方案的传输性能取决于发送与接收天线数目,而与所选取天线映射规则的个数无关。最后,从窃听方破译天线序列复杂性的角度出发,证明了系统具有很好的反侦察、抗截获性能。     

基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法.在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度.为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率.仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能.     

基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法。在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度。为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率。仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能。     

基于极化可重构天线的天线选择方案

天线选择是降低多天线通信系统的硬件复杂度以及改善空域相关性能的有效途径,但对于天线安装空间受限的小型终端,天线的数目将受到很大限制,从而制约了天线选择算法的实施.本文提出一种基于极化可重构天线的天线选择方案,该方案具有紧凑的天线结构和低复杂度的选择算法,适合于小型移动终端使用;通过理论以及数值仿真实验,证明了该方案能明显提高系统性能.     

一种空频二维键移索引调制传输新方法

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术和正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM)技术因其优秀的抗符号间干扰特性被广泛应用于高速数据传输,但传统MIMO-OFDM系统的检测需要在空频域中联合搜索调幅/调相信号,复杂度高。为降低系统复杂度,将索引调制技术与MIMO-OFDM系统相结合提出了一种激活特定空频单元,利用索引传输额外信息的新方法,并通过理论分析获得了该方法的近似闭合性能表达式。此外,利用数值仿真对分析结果进行了验证。理论推导与系统仿真结果均显示了所提方法能在不增加发射天线数目的前提下提高系统的发射分集增益。上述理论结果可以为下一代低功耗低复杂度的空频系统设计提供借鉴。     

频率可重构超宽带天线研究

超宽带天线和可重构天线是当今天线领域研究的热点。将可重构天线技术应用到超宽带天线设计中,讨论了频率可重构超宽带天线的设计思路。以印刷单极子椭圆天线为原型,给出了两个可重构天线的具体结构,并对天线进行了可重构带阻设计,避免与相关频段之间的干扰。仿真结果表明:重构后天线Ⅱ的低频获得了扩展,其相对尺寸的长和宽分别减小到最大工作波长的0.116倍和0.087倍,工作频段为0.174~10.9GHz,可重构阻带为5.1~5.95GHz,带宽比可高达62:1.     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

基于MEMS技术的可重构天线

本文讨论了微电子机械系统（MEMS）技术在可重构天线中的应用。介绍了一些典型的可重构天线的形式。通过改变天线的内部结构形式或尺寸就改变了天线的电流分布，从而改变天线的工作特性，就可实现天线的重构。多数天线是通过MEMS开关来实现重构功能的。     

基于可重构天线的能量收集器特性研究

基于频率可重构原理设计的五频段天线,通过调节寄生单元和馈电线的长度来改变天线的局部结构,从而获得不同的工作频段。该天线可在470~770MHz,800~930MHz,934~960MHz,1 854~1892MHz,2 407~2 509MHz五种频段之间实现可重构,覆盖了无线通信系统工作频段,各个状态具有较好的特性。在此基础上,搭建的能量收集器可以对接收到的信号能量进行收集,环境能量收集器系统包括可重构天线、匹配网络和整流升压。通过仿真软件ADS和HFSS对收集器各部分优化、仿真,仿真结果显示各部分性能良好,该收集器的灵敏度较高。最后经过实测,佐证了收集器的整体效率较高,最大收集效率可达58...     

基于可重构频率选择表面的天线RCS减缩研究

针对天线雷达截面减缩问题,该文提出一种基于二极管控制的可重构频率选择表面结构,并将其用于天线的雷达截面减缩技术。论文将可重构技术应用于频率选择表面设计,使得频率选择表面可以在带通型以及带阻型之间进行相互切换。为了在保证天线辐射特性的前提下降低天线的雷达截面,该文考虑将可重构频率选择表面作为天线反射板用以置换一般的金属反射板。通过二极管导通/截断使得可重构频率选择表面反射板处于不同状态,以实现天线在不同工作状态下的RCS减缩控制及切换。仿真及实测结果表明,使用可重构频率选择表面反射板,天线雷达截面的最大减缩量可达20 dB以上,减缩角域可达-60+60,同时天线的辐射特性几乎未发生变化。该方法可在保证天线辐射特性的基础上极大程度降低天线的雷达截面,并能做到天线雷达截面减缩频段的可重构。     

可重构天线的FDTD研究

基于共面波导漏波结构,提出了一种方向图可重构的天线结构,该天线采用开关重构漏波结构周期,并使用两个馈电端口.采用时域有限差分法(FDTD)对天线的可重构特性进行了仿真分析.计算结果表明该方法能快速准确地确定周期结构漏波天线设计中的关键参数-基波传播常数.     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

基于石墨烯的波束可重构太赫兹天线

设计了一种工作在太赫兹(THz)频率下的微带八木(QYU)天线.该天线由金属微带传输线、金属反射器、金属半圆形辐射贴片和三组单分子层-石墨烯-贴片导向器组成.由于石墨烯的电导率可电调谐特性,可以通过调整施加在石墨烯导向器上的偏置电压来动态调控天线的辐射方向.通过对天线的基本性能和可调特性系统地模拟和优化,数值结果表明,通过改变加在石墨烯导向器的偏压,天线的主辐射波瓣角φ(方位角)可以在30°-150°的范围内进行扫描,并且具有非常快的调制速度和非常低的回波损耗.该天线非常适合于相控阵雷达等THz波束可重构应用。     

可重构天线的研究现状与发展趋势

可重构天线作为一种新型的天线,与传统天线相比具有尺寸小、重量轻、利于实现分集等优点和广阔的发展前景.回顾了可重构天线的发展历程,总结了近年来国内外关于可重构天线的最新研究成果,并从可重构天线的功能、使用的关键器件、设计方法与电路特点等方面对其研究现状进行了深入分析.从多个角度给出了可重构天线的分类与总结,并就可重构天线的设计方法与电路特点进行详细论述和举例说明.最后对可重构天线的发展趋势进行了展望.     

微带可重构天线初步探讨

提出了一种新型频率可重构的手机天线,尺寸为43 mm×9 mm×3 mm.该天线由曲折馈电枝节、耦合枝节,以及多路射频开关(RF-Switch)组成.通过RF-Switch接入不同的电感改变天线的感抗值和带线的有效电长度,在低频段得到了四种不同的工作状态,天线的低频带宽显著增加.研究结果表明:所设计天线能够很好地覆盖长期演进(Long Term Evolution, LTE)、无线广域网(Wireless Wide Area Network, WWAN)八个频带且频段内回波损耗小于-6 dB.实测表明天线具有良好的辐射效率和辐射增益,能够实现全向覆盖,具有很好的应用前景.     

适用于3GPP信道的可重构天线设计

针对密集用户区高效宽带覆盖核心应用的电磁环境和业务需求,利用开关选择电路和表面贴装技术,设计了支持选择功能的两单元天线系统.该天线系统能完全覆盖UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)频段.通过对两天线系统方向图的测试,证明了两单元天线在空间能保持基本互补,且具有...     

基于平面分形结构的方向图可重构天线设计

设计了一种基于二阶Hilbert分形曲线的方向图可重构天线,缩小了天线尺寸,加宽了频带,简化了制作工艺.采取有效措施改善了天线性能,使天线相对带宽由11.8％提高到87.3％,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz.经过实物测试与仿真的结果比较可见,该天线具有频带宽,结构简单、易制作加工、性能良好等特点.     

可重构轨道角动量天线的研究进展

可重构轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）天线技术是突破通信瓶颈的关键技术之一，其在视距（Line of Sight,LOS）通信中的优势可以广泛应用于数据中心的信息交换、无人机空对地通信、无线回程通信和雷达探测等领域。总结了目前常见的模数、极化、方向图和混合可重构OAM天线及其实现形式，比较了当前可重构OAM天线的性能，展望了未来可重构OAM天线在无线通信领域的发展方向，为新型可重构OAM天线的研究与优化提供参考。可重构OAM天线的研究对无线通信系统的发展具有重要意义，在可重构OAM天线下一步的发展中，需要将新型材料与金属结构相结合，基于均匀环形阵列（Uniform Circular Array,UCA）原理的新型可重构OAM天线仍是研究重点。