毫米波MIMO系统中的子天线阵列预编码算法研究

在第五代无线通信技术的研究中,毫米波通信凭借着巨大的信道容量优势,得到了很多的关注和研究.而将毫米波通信技术应用到目前已经广泛使用的MIMO无线通信系统中,则可以更大幅度地增加信道容量.大天线阵列的应用,可以很好地缓解毫米波系统难以避免的路径损耗问题,但同时也增加了数字预编码器的硬件复杂度.为了简化复杂度,使用了一种子天线阵列的结构来替代全天线阵列结构,并同时在数字域和模拟域上来完成整个系统的预编码,进而提出了一种改进型的混合预编码算法,通过将复杂的信道容量求解问题分解为若干独立的子问题,并利用连续干扰消除的思想解决子天线阵列之间的干扰,以求得整个系统的最大信道容量问题.仿真结果表明提出的混合预编码算法在性能上十分接近最优算法,且复杂度大大降低.     

被动综合孔径成像中的光学处理技术

综合孔径技术已被广泛应用于被动式毫米波成像.由于成像系统的电路需要对天线收到的电信号进行长时间的处理以得到足够多的数据来重建图像,因此成像速度慢是这种方法的主要限制.通过电光幅度调制技术把毫米波调制到激光载波上,带有图像信息的光信号通过光纤传输后再经过透镜可以直接成像.本文从原理上比较了新的电光成像系统和原系统的异同,对于提出的新系统,采用10GHz的微波调制信号,载波波长为1550nm的激光进行一维点源成像仿真.成像结果说明了新的电光系统可以得到含有源辐射强度和方向信息的图像,但由于光纤间距远大于光波长,图像的角度范围大大缩小.仿真结果说明新的成像系统可以快速成像,并且通过增加孔径个数可以提高图像的分辨率.     

39 GHz室外微蜂窝信道测量、建模与仿真研究

基于39 GHz室外微蜂窝场景实测数据,开展了毫米波段路径损耗、阴影衰落和大尺度参数的建模与仿真研究.介绍了毫米波段喇叭旋转测量系统下空间交替广义期望最大化(Space-Alternating Generalized Expectation-maximization,SAGE)算法信号模型,优化的分簇算法与莱斯因子计算方法.基于SAGE提取多径参数,利用优化的分簇算法提取并分析了簇参数,包括簇内角度扩展、簇内时延扩展以及簇的数目,并根据测量结果验证了第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)第五代(the 5th Generation,5G)移动通信标准推荐的仿真平台准确定性无线信道产生器(Quasi-Deterministic Radio Channel Generator,QuaDRiGa)在39 GHz的可用性.结果表明:在视距径下,方向性路损和全向路损在固定截距和浮动截距两种拟合方式下与自由空间路损模型接近;大尺度参数统计特性与基于毫米波的第五代集成通信移动无线电接入网络(Millimetre-Wave Based Mobile Radio Access Network for Fifth Generation Integrated Communications,mmMAGIC)、3GPP结论接近;视距径与非视距径的簇参数差别较小,且簇的个数较6 GHz下的频段更少.本文为5G毫米波39 GHz频段信道仿真和系统设计提供了重要的信道模型和参数.     

5G毫米波短距离链路雨衰减特性分析

雨衰减严重影响第5代(the 5th Generation,5G)移动通信系统性能.在路径长度小于1 km的短距离链路情况下,现有雨衰减预测模型调整因子大于1,导致预测雨衰减随路径变短而增大,无法支撑毫米波短距离链路系统设计.通过分析国际电信联盟无线电通信部(Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union,ITU-R)短距离链路雨衰减试验数据,发现湿天线衰减与路径雨衰减相当,得到毫米波短距离链路必须考虑湿天线衰减的结论.建立了湿天线衰减与降雨率的关系模型,分频段对模型参数进行了拟合,拟合结果与实测数据吻合得较好.提出了考虑湿天线衰减的短距离雨衰减建模新思路,可解决短距离雨衰减预测问题.研究结果有助于提高5G毫米波系统余量设计的可靠性.     

28 GHz下对毫米波透射特性的分析

毫米波段拥有高速传输数据的优点,是目前第5代(the 5th Generation,5G)移动通信系统的重要候选频段之一.为了研究毫米波的透射特性,将一对喇叭天线相向放置在玻璃门的两侧,在28 GHz频率下使用800 MHz带宽设备进行了一系列透射特性的测量.研究了不同入射角,极化方式及不同发射端与接收端(Transmitter-Receiver,Tx-Rx)距离对透射系数的影响.将测量结果与菲涅耳传播定律(包括光滑表面和提出的高斯粗糙表面模型)进行了对比.结果表明,文中提出的高斯粗糙表面模型与垂直和水平极化信号的透射特性更拟合.此外,实验也研究了收发端距离对透射的影响,并得出了不同入射角度下的穿透损耗值.     

水基泡沫消光特性实验研究（特约）

水基泡沫在光电对抗隐身等领域有着广泛的应用,但现有光电干扰隐身技术存在作用时间短、干扰波段单一、污染环境等问题,难以有效对抗双模、多模精确制导武器。针对上述问题研究水基泡沫配方,开展了新型水基泡沫对可见光、红外（3～5 μm、8～14 μm）、激光（1.06 μm, 10.6 μm）、毫米波（3 mm, 8 mm）和厘米波（2 cm, 3 cm）的消光性能实验以及水基泡沫对8～14 μm波段热像遮蔽干扰效应测试,讨论了水基泡沫消光机理,指出以水基泡沫形成泡沫云或使之与人工雾复合构成幕障,有望获取一种“宽频谱”、“全波段”、“环保型”的新型烟幕武器装备。     

基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的32GHz毫米波单片功率放大器

设计、制造和测试了基于0.25μm栅长GaAs工艺的32GHz毫米波单片功率放大器.该功率放大器采用三级放大,工作电压为6V,工作电流为600mA.带内最大小信号增益为17.4dB,在32GHz具有0.5W的饱和功率输出.     

碳纤维粒子尺度对红外/毫米波复合干扰性能研究

为了研究不同尺度碳纤维粒子对红外/毫米波的复合干扰性能,利用试验样板在静态测试条件下针对不同尺度碳纤维进行红外和毫米波衰减率测试,筛选出对两者分别具有最优衰减效果的碳纤维粒子尺度。在此基础上,选择远红外和8 mm波作为衰减对象,利用烟幕试验箱动态测试并分析了具有最佳尺度特征的碳纤维在不同配比条件下对红外/毫米波的复合干扰性能。实验结果表明:碳纤维粉体对红外具有更优异的衰减效果,短切碳纤维对毫米波的干扰性能更加显著,800目、1.5 mm和4 mm是碳纤维粒子衰减红外/毫米波的最佳尺度,对应配比为22%、4%和74%时各波段的复合干扰性能最优。     

毫米波空馈径向线缝隙阵列天线的优化设计北大核心CSCD

本文设计了一种毫米波空馈径向线缝隙阵列（RLSA）天线。首先采用空气波导取代介质波导以降低天线的馈电损耗,接着分析加载辐射缝隙对造成径向线波导的慢波传输效应,以及不同长度的缝隙对引起的不同辐射相位滞后,然后修正各辐射单元之间的径向距离,以使口径面上所有缝隙对单元能够等幅同相地辐射。这一修正避免了栅瓣的产生,在35GHz工作频率和直径为10个波长的圆口径上实现了53.3%的口径效率。之后,放松各单元等相位辐射的要求,进一步减小单元径向间距Sρ,优化口径效率。最终研制出左旋圆极化RLSA天线,峰值增益达到27.71dBic,口径效率为59.8%,3dB增益带宽为8.37%;实测增益为27.51dBic,轴比0.46dB。     

一种毫米波UWB多模态OAM介质谐振器阵列天线

为了进一步拓展轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)的优势,提出了一种工作在毫米波(Millimeter Wave, MMW)频段的超宽带(Ultra-wide Band, UWB)多模态OAM介质谐振器天线,其相对带宽高达74.3%。分析了影响天线匹配效果的重要因素。仿真结果表明,该天线结构紧凑、增益良好、螺旋相位分布标准,在35 GHz附近能够稳定产生10种模态的OAM波束。基于Matlab对天线的OAM-MIMO信道进行了系统搭建,结果表明,对该天线进行模态复用比传统的MIMO天线在信道容量方面有更突出的性能,为OAM在MMW频段的模态复用具有一定的现实意义。