1、成果簡介

本成果屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有的高增益波束掃描天線主要有機(jī)械旋轉(zhuǎn)拋物面天線和電控相控陣天線兩大類。其中，旋轉(zhuǎn)拋物面天線具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其外形為特殊的曲面、體積龐大、重量沉且波束掃描速度慢、伺服系統(tǒng)要求高。電掃相控陣天線可以較好地克服上述不足，其不僅掃描速度快、性能更加靈活，平面或共形結(jié)構(gòu)也更有利于與載體保持共形，但其饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，尤其當(dāng)天線口徑增大時(shí)，饋電損耗較高，天線的輻射效率較低，可實(shí)現(xiàn)的增益受限。雖然在單元中引入固態(tài)收發(fā)組件可以減小饋電損耗，但系統(tǒng)的成本、重量將大幅提高，這些都限制了現(xiàn)有相控陣天線的大規(guī)模應(yīng)用。

本成果利用集成的數(shù)字控制器件直接調(diào)節(jié)數(shù)字相控電磁表面中每個(gè)數(shù)字相控輻射單元的輻射相位，并采用饋源從空間照射整個(gè)表面，通過數(shù)字控制的方式調(diào)節(jié)表面所有單元的相位，從而獲得高增益聚焦的動(dòng)態(tài)掃描波束和捷變波束。這種高增益波束掃描天線設(shè)計(jì)方法，結(jié)合了常見拋物面天線和相控陣天線的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了兩者的不足，具有非常突出的性能、成本及推廣使用優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)為：饋電損耗小、輻射效率高、波束掃描速度快、陣列規(guī)模拓展性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、易共形、成本低等。

本成果的可重構(gòu)反射陣天線可產(chǎn)生高增益、高動(dòng)態(tài)的筆狀波束，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速率通信；還可實(shí)現(xiàn)波束指向的快速空間掃描，滿足無人機(jī)平臺(tái)飛行時(shí)互聯(lián)互通的要求。此外，數(shù)字相控電磁表面顯著降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，反射陣的空間饋電結(jié)構(gòu)還避免了復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；其結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便，輕薄便攜，還可靈活展開，尤其適用于無人機(jī)配套的移動(dòng)式地面圖傳接收天線的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，在移動(dòng)平臺(tái)高速圖傳市場(chǎng)有很好的競(jìng)爭力。如搭載于無人機(jī)上，在100m-500m高度可實(shí)現(xiàn)30km-150km的通信覆蓋，可提供40Mbps以上的高通量數(shù)傳鏈路。

2、應(yīng)用前景

本成果技術(shù)可廣泛應(yīng)用于中繼通信、遙感成像、導(dǎo)航引導(dǎo)、無人機(jī)高速圖傳系統(tǒng)等領(lǐng)域。

3、知識(shí)產(chǎn)權(quán)

本成果獲得發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)。

4、團(tuán)隊(duì)介紹

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)長期研究基于電磁表面的電磁傳輸結(jié)構(gòu)在通信和電磁成像領(lǐng)域的應(yīng)用，如反射/透射陣天線、可重構(gòu)反射/透射天線，可重構(gòu)傳感天線和毫米波安檢成像系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)課題負(fù)責(zé)人為教授、青年千人、博士生導(dǎo)師，已出版五本學(xué)術(shù)專著，并參與編寫六本學(xué)術(shù)專著，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，申請(qǐng)專利18項(xiàng)。先后承擔(dān)863、973、總裝探索、自然科學(xué)基金等多個(gè)國家重大科研項(xiàng)目，擔(dān)任中國電子學(xué)會(huì)天線分會(huì)委員，自然科學(xué)基金委評(píng)委等。團(tuán)隊(duì)成員還包括2名副教授和10名其他科研人員。

5、合作方式

投融資。

6、聯(lián)系方式

電話：010-62798352

郵箱：liuyi2017#tsinghua.edu.cn