成果名称: 15G&80G后馈式双频共面微波天线关键技术研究和产业化
完成单位: 广东盛路通信科技股份有限公司,华南理工大学
主要人员: 陈志兴,戴用,章秀银,杨华,胡奇辉,胡轶,林锦祥,曹云飞,杨炜鸿,肖治,区俊辉
介绍:

    1、课题来源与背景 :(1)本课题来源于单位自选项目。 (2)课题背景 近年来,随着移动通信、卫星通信等方面的迅猛发展,对系统的容量要求越来越高。与此同时,传统移动网络所使用的低频频谱资源已经分配给各级网络系统使用,常用的微波频谱资源也消耗殆尽,难以满足日益增长的网络容量需求。利用毫米波段频谱进行无线通信是解决微波频段的频谱资源稀缺的有效方法之一。80GHz微波天线作为支持E频段的核心通信器件,受到了业界的广泛关注。但目前国内外的E频段微波天线大多数采用单频设计,考虑到毫米波E频段传输具有空间损耗大、受环境雨衰影响大等特点,这样的设计难以保障传输的可靠性和稳定性。 随着5G技术的发展,5G基站部署密集导致站址资源紧张,单频的微波天线的站址空间资源利用率不高,如何提高站点的利用率引起了业界的关注。双频共面微波天线的研究在这种环境下应运而生。但由于双频共面微波天线的高性能要求以及站址空间的约束,其研发具有一定的技术难度。

    2、技术原理及性能指标: (1)技术原理 采用双频段同轴传输、双喇叭共用副反射面,有效缩小传输空间和天线尺寸;应用宽频带新材料天线罩,减少天线罩对两个频段的影响,提高稳定性;OMT差异化设计,低成本的OMT采用波导同轴、高成本采用差分极化分离的结构,解决了客户安装需求差异化的问题。本项目能大幅减少站点空间,节省站点的租赁成本,实现通信快速对准和快速建站,提高传输的稳定性和可靠性,同时提高系统容量,以满足世界各国对5G网络部署的需求。 (2)性能指标 项目 性能指标 实际达到指标 频率(GHz) 71.0~86.0 71.0~86.0 极化方式 水平极化/垂直极化 水平极化/垂直极化 方向图包络满足标准 C3 C3 半功率角(°) ≥0.4 0.41 增益(dBi) ≥50 50.25 交叉极化鉴别率(dB) ≥27 30.15 前后比(dB) ≥67 72.64 驻波比 ≤1.5 1.47 频率(GHz) 14.4~15.35 14.4~15.35 半功率角(°) ≥2.1 2.19 增益(dBi) ≥35 35.21 交叉极化鉴别率(dB) ≥30 31.74 前后比(dB) ≥62 63 驻波比 ≥1.5 1.45

    3、技术的创造性与先进性: (1)关键技术 ①双频段馈源设计 考虑到天线尺寸的小型化需求,以及双频天线不同频段的性能要求,在设计时需要兼顾不同频段对应不同的波导尺寸,用一体化的设计方案,缩减天线占用空间。本项目利用同轴线的结构,使得两个频段的传输在一条同轴线上完成,有效缩小了传输段所占用的空间。 ②双喇叭反射面设计 考虑到两个频段对于反射面的形状要求是不同的,如何使双喇叭能够共用一个副反射面,是减小微波双频天线体积的又一关键技术。 ③天线罩材料选型 单频微波天线一般使用常规的ABS材料作为天线罩。但是,ABS材料不能兼顾双频微波天线的2个跨度相当大的频段,这就需要对天线罩材料进行选型,选择同时满足微波双频天线两个频段的新材料。 (2)创造性和先进性 ①双频段同轴传输、双喇叭共用副反射面,有效缩小传输空间和天线尺寸 由于两个频段的圆波导尺寸不一样,利用同轴线结构,根据同轴线内传输TE11模式的理论要求,得到了大小波导管嵌套结构来解决双频段传输段,使天线馈源可以采用后馈的形式传输,缩小了30%~40%传输段所占用的空间,实现天线小型化,并且通过对副反射面的形状进行针对性设计,使得馈源辐射口能够采用双喇叭照射共同的副反射面做能量的二次反射,减少20%~30%天线内部尺寸,大幅减少站点空间,节省站点的租赁成本。 ②突破常规天线罩兼容问题,实现双频段兼容 为了减少天线罩对两个频段的影响,常规ABS材料的天线罩已经不能同时兼顾,因此项目组在经过寻找、实验、测试后得到一种对两个频段插损非常小,可靠性稳定的新材料泡沫型天线罩,实现了减少天线罩对两个频段的影响的技术效果。 ③多样化安装技术,满足客户需求差异 根据不同的客户要求,不同的成本要求,设计了两种OMT方案。低成本的OMT采用波导同轴,极化交叉短路分离式的结构,利用两个极化交叉输入,中间采用隔离针进行隔离的原理来实现。高成本采用差分极化分离的结构,把一个极化分成两个相位反向的信号传输到同轴结构,此方案可以实现客户直扣或者分离式的安装。

    4、技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本项目工艺技术成熟,主要应用于微波天线生产,能大幅减少站点空间,节省站点的租赁成本,实现通信快速对准和快速建站,提高传输的稳定性和可靠性,同时提高系统容量,以满足世界各国对5G网络部署的需求。项目成果达到国际先进水平。

     5、应用情况及存在的问题 :本成果技术转化为公司产品“15G&80G后馈式双频共面微波天线”,产品已远销东欧洲等多个国家和地区,产业化工程条件较为优越,材料来源可靠,质量能得到有效保证,为项目成果产品的国际市场推广提供充足的条件保障。 截止2018年底,本项目新增销售收入7086.92万元,新增利润680.95万元,新增税收212.61万元。

    6、历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2019-11-21
研究起止时间: 2016-01-01至2018-01-30
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 电子信息
评价单位名称: 广东省电子信息行业协会
评价日期: 2019-10-23