（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

基于平面光波光路(PLC)技术的各类光功能器件，是实现现代高速光网络、高速光信号处理、大容量光互连节点和终端设备中光信号处理模块的基础。/lineInP基多量子阱PLC器件基于成熟的半导体工艺，以脊波导为基础，具有体积小、功耗/损耗低、可靠性高、性价比高等优点，在国际上即将形成新的产业热点。电子科学与工程学院光子学与光通信研究室顺应这一趋势，潜心攻关，埋头研究，历时四年完成了InP多量子阱PLC单元器件理论与实验研究。在国内首次建立了PLC光路设计和光学特性测试平台，探索出国产化工艺加工途径，取得多项自主知识产权，成功地研制出InP基多量子阱PLC无源光子器件。包括光调制器/开关、可调式多模干涉耦合器、谐振腔滤波器、2×4分路器等，于2007年2月通过了教育部组织并主持的科技成果鉴定，达到国际先进水平。

本发明公开了一种基于堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，包括：由3段首尾相连的印刷在介质板两侧的金属层及连接2层的金属化通孔构成的圆极化天线单元、由金属化通孔腔体及4个天线单元构成的2×2天线子阵、由金属化通孔构成的16路全并行馈电网络、馈电层和金属腔及天线之间用于耦合馈电的缝隙、用于测试的接地共面波导(Grounded Coplanar Waveguide,GCPW)与基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)之间的转接结构。采用本发明的方法所设计的天线阵列可以采用印刷电路板工艺制作。该天线阵列能够在非常宽的频段内实现圆极化辐射。

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)。

本技术成果设计了一款双层双频段的抗金属UHF频段RFID标签天线，实现了抗金属标签天线尺寸 的缩减。所提出的天线由两块FR4基板组成，通过短路贴片的加载和辐射体的开槽，天线总尺寸缩减到 28mm×14mm×3.2mm，并同时实现了带宽拓展与辐射效率增强。在本结构的基础上，提出了一种实部与 虚部分离的阻抗匹配方法，并运用本方法可设计出能与多款UHF RFID标签芯片实现共轭匹配的抗金属标 签天线。

该成果采用PCB线圈组成的磁耦合谐振式无线电能传输系统可实现中短距离无线供电，该系统的创新在于采用PCB线圈替代传统的线绕线圈，铜线绕制的线圈容易变形而引起参数变化，对系统完全保持一致的谐振频率增加了难度而PCB 板生产出来的线圈参数几乎能完全保持一致，因此有利于保持系统的谐振频率一致。

本发明公开了一种基于谐振的磁场发生装置及其设计方法，相比于常见的磁场发生装置，其主要创新在于大幅提高了电到磁的转换效率，实现了低噪声、低谐波磁场的产生。在确定磁场发生线圈和检流电阻规格后，计算它们在工作频率 f 下的串联阻抗 ZL；利用串联阻抗 ZL 推算谐振电流比 Iratio 的最大值；根据期望的谐振电流比 Iratio，滤波器截止频率 f1、f2，通带纹波推导滤波器参数；最后对磁场发生装置组装调试。

成果描述：本实用新型公开了一种无人机中继通信天线,包括安装座、第一伺服电机、底座、升降机构、通信天线本体,升降机构包括固定在底座顶部的下筒体、顶端与通信天线本体连接的上杆体,下筒体的外壁焊接有一横板,横板的顶部安装有第二伺服电机,下筒体内沿下筒体的长度方向设置有一竖直齿条板,下筒体的顶部固定有限位套,上杆体的底端穿过限位套并与竖直齿条板连接,竖直齿条板上啮合有一齿轮,第二伺服电机的输出轴上固定有延伸至下筒体内并与齿轮连接的转轴,安装座的顶部固定有一电控盒,电控盒内安装有电控装置,电控盒的外壁安装有红外线接收头,红外线接收头通信连接有红外线遥控器。其有益效果是：精确度高、使用方便。市场前景分析：本实用新型公开了一种无人机中继通信天线,包括安装座、第一伺服电机、底座、升降机构、通信天线本体,升降机构包括固定在底座顶部的下筒体、顶端与通信天线本体连接的上杆体,下筒体的外壁焊接有一横板,横板的顶部安装有第二伺服电机,下筒体内沿下筒体的长度方向设置有一竖直齿条板,下筒体的顶部固定有限位套,上杆体的底端穿过限位套并与竖直齿条板连接,竖直齿条板上啮合有一齿轮,第二伺服电机的输出轴上固定有延伸至下筒体内并与齿轮连接的转轴,安装座的顶部固定有一电控盒,电控盒内安装有电控装置,电控盒的外壁安装有红外线接收头,红外线接收头通信连接有红外线遥控器。其有益效果是：精确度高、使用方便。与同类成果相比的优势分析：国内领先

一种双频双极化天线阵，属于无线通信的天线领域，解决现有 天线阵列所存在的馈线长度长、天线体积大的问题，适用于无线局域 网、WiMax 等网络。本发明包括水平基板、N 个水平极化天线和 N 个 垂直极化天线，水平基板上印制有 N 个以水平基板圆心为对称均匀分 布的水平极化天线，各水平极化天线的形状、尺寸完全相同；N 个垂 直极化天线印制在矩形基板上，分别插入所述水平基板圆周上的 N 个 凹槽，使得各矩形基板与所述水平基板相垂直。本发明采用双频双极 化的结构，缩短了天线尺寸，有效支持无线通信中的 MIMO 和智能天 线的波束切换技术。一个典型的应用是支持 2.4GHz/5GHz 无线局域网 的波束切换和 MIMO 技术，能显著提高无线局域网的系统容量和抗干 扰性能。