基于可重构传感器天线的物联网无线频谱感知技术研究

构建物联网需要大量不同工作频段与带宽的无线传感器，故电磁频谱环境、频谱资源的分配和使用状态将变得非常复杂。如果能实现物联网无线频谱资源的感知功能，将可望有效地提高频谱资源的利用率。作为前端与信道的接口，具有动态电磁特性的可重构传感器天线将对频谱感知功能的实现起着关键作用。可重构天线以其捷变的电磁特性，有利于实现探测频谱空穴、灵活调整系统的工作频段等动态频谱感知功能，并由此催生出"小型感知天线"的概念。本项目中，我们把基于小型感知天线的物联网无线频谱感知技术的难点归结为三个问题，即小型感知天线结构的优化设计、低交叉极化特性设计以及低"接地板效应"设计。我们将针对这些问题分别提出相应的解决方法，形成对应的设计模型、方法与理论，揭示兼有低交叉极化特性和低"接地板效应"的高性能小型感知天线的设计规律，解决以可重构天线实现物联网无线频谱感知功能的关键技术问题，为提高物联网中的频谱利用率奠定技术基础。

本项目首先建立了小型平面天线的等效源耦合模型，采用该模型分析了平面天线的固有结构及其性能之间的关系，在此基础上设计了对称结构的平面振子-对跖缝隙组合天线；然后在研制天线单元的基础上，以共面波导-双面双线转接器为研究对象，探索新型天线的有效馈电方法，在前述两项研究内容的基础上，进而探索解决研究了有限空间内，宽窄带天线单元之间和宽带天线单元之间的共存问题，分别设计实现了具有宽-窄带组合特性的小型感知天线和宽带特性的分集天线模块。本项目提出的理论和方法，初步揭示了小型感知天线的设计规律并验证了其设计概念，为实现认知无线电系统中的高性能小型天线单元和天线模块奠定了理论和实践基础。