基于优化BM3D的毫米波大规模MIMO信道估计

针对毫米波大规模多入多出系统在射频链路数量有限时,波束域信道估计是一个有挑战性的问题,提出一种基于优化BM3D的信道估计方案。利用基于三维透镜的多入多出系统信道矩阵可被视为二维自然图像的结构特性,将图像重构技术融入信道估计。BM3D 是目前最精确的图像去噪算法之一,通过块匹配实现分组,利用三维变换域的收缩完成协同滤波。考虑信道的稀疏特性和路径的聚类特性,对BM3D算法进一步优化以提高性能。仿真结果表明,提出的优化BM3D方案在所有考虑的信噪比区域均能取得令人满意的信道估计精度。     

用于近程被动成像的3mm波准光介质透镜天线设计

针对近程焦平面被动阵成像系统应用,设计了3 mm波准光介质透镜天线。根据应用需求设计成像系统光路结构,并结合高斯准光理论得出光路设计参数;选择透镜表面为双凸非球面结构,利用光学分析软件ZEMAX优化设计透镜轮廓以减小成像像差;利用电磁仿真软件FEKO计算透镜天线近场分布,对设计进行验证与修正。测试结果表明,所设计的介质透镜在像平面上形成的聚焦波束3 dB尺寸仅为29.5 mm,偏轴时波束指向均匀性好,在700 mm(H)*1 800 mm(V)视场范围内波束功率电平值性改变量小于0.9 dB。     

太赫兹透镜天线的进展研究

太赫兹天线是未来第六代移动通信（6G）的重要组成部分,其中太赫兹透镜天线因其高增益、稳定的辐射特性、低成本等优点,受到广泛关注。太赫兹透镜天线不存在馈源遮挡的问题,能够实现多种波束控制功能,其聚焦功能可应用于成像系统,也可在测试装置中起波束准直的作用。太赫兹制作工艺的进步使太赫兹透镜天线的加工精度更高、效果更好,也进一步促进太赫兹透镜天线的发展。本篇综述总结了近五年报道的太赫兹透镜天线,综合其功能、制作工艺、形态、应用场景等特点对它们进行介绍。     

毫米波新月形柱面透镜天线设计

设计了一个毫米波均匀介质新月形柱面透镜天线。考虑到透镜天线设计中遇到的计算过程复杂、工作量大的问题,提出采用射线追踪法分析毫米波透镜天线,通过MATLAB编程仿真得到满意的效果。该结果与其他仿真结果基本吻合,但是具有省时和节省计算机存储空间等优点,可作为毫米波透镜天线设计的优选方案。     

菲涅尔区修正圆柱面天线的聚焦场特性

在圆柱面上进行一维菲涅尔区相位修正结构设计,可以构成一类新型的点源馈电透镜天线。该文用辅助源法导出该透镜天线对任意斜入射平面波形成的聚焦场分布,分析了其聚焦性能及偏轴扫描特性。     

基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统设计

控制小麦含水量在安全范围内对小麦品质安全具有重要意义,而对小麦含水量的高精度快速检测是决定控制过程实施的关键因素。提出了一种基于超表面透镜天线的小麦含水量微波检测系统,能够对小麦含水量实现高精度、无损和非接触检测。该系统测量不同含水量小麦在23.5～24.5 GHz的衰减变化特性,通过与标准干燥法测得的小麦实际含水量建立线性回归方程(决定系数R²=0.994 6)作为小麦含水量的预测模型。选取72份小麦样本进行含水量预测,预测结果的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为0.193%,平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)为0.16%,最大相对误差(Maximum Relative Error, MRE)为5.25%。结果表明,提出的基于超表面透镜天线的微波检测系统是检测小麦含水量的有效方法。     

一种面向透镜阵列毫米波多用户MIMO的CNN天线选择算法

毫米波通信中大规模多输入多输出(MIMO)系统的实现需要使用大量射频链,导致了系统硬件成本和能耗过高的问题。为了解决这一问题,考虑利用透镜天线阵列基于方向的能量聚焦特性并结合天线选择技术能够在性能损失不明显的同时有效地减少射频链的使用数量。针对具有透镜天线阵列的多用户MIMO系统,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的天线选择算法,将信道状态信息和以信道容量为指标而制作的标签作为网络的输入,对神经网络进行训练,用训练好的网络模型为新的信道状态信息选择出最优的天线组合。仿真结果表明,所提方案获得的和速率性能接近全数字方案,并且所提天线选择算法的分类准确率可以达到98%左右,优于其他基于机器学习的天线选择算法。     

一种宽1dB增益带宽全介质Fresnel透镜天线

高增益和宽1dB增益带宽天线具有重要意义。文中提出一种E 波段全介质菲涅尔(Fresnel)波带透镜 天线,它包括一个菲涅尔波带透镜以及一个作为馈源的喇叭天线。透镜对电场进行操控,使穿过透镜的电磁波相位变 化满足需求,从而使透镜口径面处的电场分布更加均匀。与传统菲涅尔透镜的焦点电场相比,本透镜在焦点处的电场 值约提高了1. 6~3. 0 V,说明透镜的聚焦特性提高,从而实现更高的增益和带宽。该透镜天线的口径为72 mm,整体剖 面高度仅为52. 47 mm,焦径比为0. 66。透镜采用3D 打印技术进行加工,降低了加工成本。与传统菲涅尔透镜相比,实 测结果表明,该透镜天线在70 GHz 峰值增益达到了27. 5 dBi,1 dB 增益带宽34. 2% (63~89 GHz),占总带宽85. 53%。     

基于新型泡沫材料的龙伯透镜天线设计

该文利用新型泡沫材料聚甲基丙烯酰亚胺(PMI),设计了一种适用于复杂太空环境探测的毫米波龙伯透镜天线,通过将泡沫材料的密度与介电常数相关联,结合传统龙伯透镜天线的工作原理进行仿真优化,实现了小型化高增益多波束的功能。仿真结果表明:该天线工作于33.7 GHz,增益可以达到25.65 dBi,波束宽度4.17°。该设计方法为将来小型化高增益的龙伯透镜的实现提供了新的思路。     

利用球状透镜天线的多波束形成研究

设计试制了使用５个端口方形波导管作为天线元的Ｘ波段球状透镜天线并测量其多波束特性。结果证明，在８～１２ＧＨｚ各天线辐射图在－６～－１２ｄＢ左右交叉，分辨抑制到－１７～－２０ｄＢ左右，形成了良好的多波束。