智能天线技术属于移动通信中的高技术领域，该技术能够在目前蜂窝小区制及FDMA、TDMA、CDMA等多址方式下，利用用户的空间信息，在同一信道（频段/时隙/码道）中有选择性地接收和发送多路信号而不发生相互干扰，即将通信资源由时间域、频率域或码域而拓展到了空间域，从而使通信容量成倍增加，通信质量大大提高。该项技术的引入，是解决目前由于移动用户急剧增加而造成的通

天线作为通信系统的前端部件，对通信质量起着至关重要的作用，然而传统的天线形式 和功能在一定程度上不能跟上通信系统小型化的发展需求。特别是随着现代军事通信系统中 跳频、扩频等技术的应用，使天线的全向性、小型化、宽带化和共用化研究成为世界性的热 点课题 本项目借助于严格的电磁场理论、仿真技术、分形技术、加载技术、宽带匹配技术和优 化算法等，设计了多种结构的小天线，包括线锥天线、平板天线、分形天线、套筒天线、微 带天线、V 锥天线、倒 L 天线、弯折线天线等。这些天线大都具有宽频带、超宽频带或者是 多频带的特性，而且大多具有全向辐射的特点，可在民用通信、移动通信和军事工程等领域 得到广泛应用。  

在现代通信领域中，移动通信以其独特的方式发挥着关键性的作用。自1983年蜂窝移动通信系统诞生以来，其发展就十分迅猛，全世界年平均增长率一直保持在30%―40%，经历了以调频模拟电话信号传输和频分多直（FDMA）为主要标志的第一代，目前大量使用的是以窄带数字信号传输和时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）为主要标志的第二代，以传输多媒体宽带数字信号为主要

随着现代无线通信技术的快速发展，许多应用场合要求天线的辐射方向图具有低副瓣的特性，为了能够更好的满足系统设计要求，往往需要把若干个天线按照某种方式排列构成阵列天线。排列方式可分别均匀和不均匀排列，其中等距阵列天线可以精确地控制各个阵元的激励，以产生低副瓣的辐射方向图，但是往往需要复杂的馈电网络，不仅提高了系统的辐射损耗，而且增加了天线系统的设计和制造难度。相比之下，不等距阵列天线具有独特的优势，如减少系统所需的阵元数量、避免辐射方向图出现栅瓣、实现低副瓣的辐射方向图和具有简单的馈电网络等等。然而，涉及阵元分布位置的辐射方向图综合问题是非线性的，使得不等距阵列天线的方向图综合比均匀阵列天线困难和复杂。团队围绕大型阵列天线设计、方向图优化特别是在布阵方面的应用已进行了系列化的研究领域，近年来完成了多个省级科技项目，重点研究涵盖了不等距阵列天线、泰勒-指数等多种复合函数模型和模组化激励幅度及其对阵列特性和方向图的多控优化技术等。发表相关的IEEE、EI检索论文10多篇，在新型阵列天线的结构设计、方向图优化等方面取得了系列成果。 从投资的角度，阵列天线批量研制工艺要求虽相对较复杂，但采用常规具有一定精度的机械加工设备或者高稳定度的PCB制版设备，就可以完成具有一定集成度的阵列结构，设备寿命较长，在高科技设计技术的保障下操作调控也很方便。扣除产品的后期包装和推广成本，利润极高，需求量大，保守估计各种类别的阵列天线年产值都会在数千万以上，属于低投入高回报的产业，核心点在于材料结构及天线设计。 项目投资额视合作关系而定，一般前期投入每个特需专项前期150~200万人民币，后期追加及提成  (不包括厂房等投入)。

本项目源自无线通信系统中多波束天线设计实际技术需求。多波束系统具有高角度选择性，可以实现频率复用，即同一个频段在不同空间内得到重复利用，能够大幅度提高信道容量。传统相控阵天线系统中的移相器、衰减器成本高昂，能效较低，难以民用。常用替代方案有无源矩阵网络阵列天线和抛物面天线系统。但阵列天线的馈电网络随着天线数量的增加会更加复杂，并带来严重的损耗问题；而抛物面天线系统虽然性能优良，但其体积相对较大、笨重，不利于集成。因此，提高多波束天线系统的效率、简化结构、降低成本是迫切需要解决的关键科技问题。 本项目提供一种用于无线通信系统中的多波束低造价超表面天线。当每个波束独立工作时，通过切换波束实质上实现了波束扫描。雷达、卫星通信、新一代移动通信都需要波束扫描或多波束天线提高通信容量和覆盖灵活性。超表面具有调控电磁波的极化、传播和空间分布的能力，将电磁超表面与天线设计相结合，有效避免了复杂网络设计、成本较低、设计灵活。研究基于电磁超表

（一）项目背景 本项目源自无线通信系统中多波束天线设计实际技术需求。多波束系统具有高角度选择性，可以实现频率复用，即同一个频段在不同空间内得到重复利用，能够大幅度提高信道容量。传统相控阵天线系统中的移相器、衰减器成本高昂，能效较低，难以民用。常用替代方案有无源矩阵网络阵列天线和抛物面天线系统。但阵列天线的馈电网络随着天线数量的增加会更加复杂，并带来严重的损耗问题；而抛物面天线系统虽然性能优良，但其体积相对较大、笨重，不利于集成。因此，提高多波束天线系统的效率、简化结构、降低成本是迫切需要解决的关键科技问题。 （二）项目简介 本项目提供一种用于无线通信系统中的多波束低造价超表面天线。当每个波束独立工作时，通过切换波束实质上实现了波束扫描。雷达、卫星通信、新一代移动通信都需要波束扫描或多波束天线提高通信容量和覆盖灵活性。超表面具有调控电磁波的极化、传播和空间分布的能力，将电磁超表面与天线设计相结合，有效避免了复杂网络设计、成本较低、设计灵活。研究基于电磁超表面的高效率、低成本的多波束天线是解决上述问题的一个重要设计方向。 （三）关键技术 该项目利用超表面的灵活相位调控，实现多个波束的产生，涉及到的关键技术包括多波束天线以及涡旋波生成技术。 1.多波束技术。多波束天线具有高增益、低副瓣以及可在较宽范围内波束扫描等优点，广泛应用于雷达系统、卫星通信以及 5G 通信等技术领域，在满足辐射性能要求的同时还要考虑成本、可靠性、体积等因素。其中，多波束抛物面天线、多波束相控阵天线、多波束透镜天线等应用最为广泛。抛物面天线增益高、结构简单，但往往体积笨重、波束一致性差、覆盖范围窄，波束扫描速度较慢；相控阵天线采用电子扫描的工作方式，具有较高的扫描精度和较快的扫描速度，然而大规模的有源相控阵制造成本高，难以大量应用；多波束透镜天线具有频带宽、波束覆盖范围广、结构简单、成本低等优点，基于电磁超表面的透射阵易于加工、剖面低，具有较为广泛的应用。利用电磁超表面可以实现对电磁波波前相位的灵活调控，高增益多波束透射阵天线由 90°极化旋转超表面单元组成，该超表面单元可以同时完成极化旋转和相位补偿。将 5 个线极化平面馈源以空间馈电形式安装，5 个平面馈源分别独立馈电可以形成 5 个不同指向的波束，从而完成波束扫描。该天线剖面较低，采用空馈技术使得馈电网络简单，整个天线质量轻，便于安装，是无线通信系统中天线端可取的方案。 2.涡旋波生成技术。在微波射频波段产生涡旋电磁波，常用方法通常为螺旋相位板、反射面和环形阵列天线，螺旋相位板成本高、体积大，产生涡旋波效率低，不利于远距离传输；反射面容易设计、效率高，但加工较为困难且体积较大，限制了应用范围；环形阵列天线可以调节阵元间相位差以产生精确的涡旋电磁波，是较为方便有效的方法之一，加工容易，成本较低，但馈电网络设计较为复杂，不利于大规模推广。 基于人工电磁表面的天线技术近年来发展迅速，超表面是由亚波长单元在特定平面或曲面通过周期排列构成，其厚度小于工作波长。超表面与传统材料相比，其功能上的优势体现为可以对照射到其表面的电磁波传播特性和反射特性进行灵活调控，即对透射波和反射波的幅度分布、相位分布、极化状态的灵活控制，使波束在电磁表面上形成 exp(-jlφ)的相位分布，就可产生 OAM 涡旋电磁波束。由于每个电磁表面单元的相位都具有独立调整的能力，因此设计自由度大，能产生模态纯净的 OAM 涡旋电磁波束，同时超表面天线的剖面通常很低，占用空间小，平面印刷结构也大幅降低结构设计的复杂性，同时由于不需要馈电网络，也不存在馈电损耗，容易实现较高的口径利用效率。

1、【接收天线】无源；可测－75dBm或5pC的放电信号；频率范围：0.3-1.8GHz输出接口：50欧或75欧同轴电缆驻波比：小于3 2、【放大器】输入接口：50欧或75欧同轴电缆，来自接收天线放大倍数：40dB滤波输出：1kHz - 100MHz带通噪声系数NF：小于3db

极化控制是提升系统性能、集群化MIMO设计的核心，多功能调控管理一体化技术研究的深入，对于天线这个基本器件的需求在数量上和质量上都有着持续不断增长的需求，是提升系统性能的硬件核心。团队具有从设计理念到器件材质选取/研发系列自主知识产权国家发明专利20多项，具有按合作方需求完成多种交叉应用的按需新产品研发天线及相关产品能力，兼顾系统EMC集成化的设计，完成一体化智能化的高端装备制作。 其中，应用于北斗卫星导航系统的多频圆极化微带天线已有不少研究成果，但一般存在带宽窄、尺寸大、馈电复杂等不足。本项目可提供一种适用于北斗卫星导航系统具有较宽频带、馈电简单的双频双圆极化微带天线，主要采用了新缝隙引流技术来进行极化控制。另外，MIMO 共极化多天线结构需占据较大空间，使天线系统成本增大，且各支路的平均接收功率差异变大导致天线单元间的相关系数增大。极化分集技术是在同一单元上采取不同极化来发射或接收信号，不同极化方向上的多径信号仅是部分相关的，因此，可以获得极化分集增益，分集性能与空间分集相当，并可以减少极化失配影响。本项目可提供一种结构简单、在工作频带内端口间的隔离度大于25dB且主辐射方向交叉极化比大于20dB的双极化天线，主要采用了H形缝隙结构来进行极化控制，可应用于WLAN频段的MIMO系统中。     极化的灵活控制对大规模MIMO天线体系是新发展方向、技术含量极高的产品。制作各类天线的材料小型化后用量有限，本身价格一般不超过成品售价十分之一，新设计理念可大大提升系统效率，获取更高的天线特性。从投资的角度，天线批量制作工艺要求并不复杂，采用常规具有一定精度的机械加工设备或者高稳定度的PCB制版设备就可以完成平面小型化天线，设备寿命较长，在高科技设计技术的保障下操作调控也很方便。扣除产品的后期包装和推广成本，利润极高，需求量大，保守估计各种类别的天线年产值都会在数千万以上，前端创新的可以有数亿，属于低投入高回报的产业，核心点在于极化控制及分布设计。 项目投资额视合作关系而定，一般前期投入每个特需专项前期 100~150万人民币，后期追加及提成  (不包括厂房等投入)。

可用于基站的波束下倾高增益扇区天线单元及一体化天线，包括馈源和谐振腔两部分，其中谐振腔由圆柱形接地板及与其共轴的多个宽度不等的圆环形金属条带组合而成的部分反射表面共同构成。在谐振腔中设有与上述圆柱形接地板相连的矩形反射板从而把谐振腔分割为多个横截面为扇形、两端面开放的谐振腔单元；馈源位于所述谐振腔单元中，馈源数与谐振腔单元数相同；圆柱形接地板的外表面与部分反射表面之间的距离满足一定的谐振条件；单个谐振腔单元与位于其中的馈源构成一个带波束下倾的扇区天线实现某个扇区的通信覆盖。而上述的多个扇区天线就构成了波束下倾高增益扇区一体化天线实现整个工作区域的通信覆盖。

该成果为一款工作于蓝牙频段的分米级高精度坚固型的室内定位天线，在设计中结合了低功耗、低成本的电路设计与制造技术，方便大规模应用；借助稀疏贝叶斯学习(P-FCSBL) 算法，大范围、高精度的系统定位得以实现。目前已完成原理样机的验证，满足智慧工业、智慧医疗 / 智慧商业等不同的行业应用。主要应用于室内环境精准定位。 主要技术指标 （1）工作频率：2.45GHz （2）工作带宽：250MHz （3）定位精度：≤ 10cm （4）识别距离：≥ 5m