紧凑型5G大规模宽带多阵列天线理论及去耦技术研究

Mobile communication has experienced rapid development in the past few decades, and as the entrance and outlet of radio wave antenna is of great significance. In order to achieve high transmission rate, high communication capacity, and meet the requirements of miniaturization and integration, compact broadband large-scale multi-array antennas are urgently needed in 5G era. In this project, the theory and technology of broadband miniaturization of antenna in 5G era and the key problem of strong coupling of antenna array under compact condition are researched. The main contents are as follows: (1) the theory and techniques of 5G broadband miniaturization antenna; (2) research on key techniques of multi-angle cooperative decoupling of compact broadband multi-array antenna; (3)research on 5G multi-function antenna and collaborative decoupling techniques based on new material and technology. This project aims to explore the theory and technology of 5G broadband miniaturization antenna from a new perspective, to explore the mutual coupling mechanism from several angles, and to solve the mutual coupling problem of multi-array antenna in collaboration. Combined with the research of new materials and technologies, the key basic problems of 5G antenna are solved in collaboration, which provides a powerful theoretical basis and technical support for the application of 5G antenna in wireless communication system.

移动通信在过去几十年经历了飞速迅猛的发展，天线作为无线电波的出入口至关重要。为实现高传输速率、高通信容量，低时延、小型化、集成化的应用需求，5G时代迫切需要紧凑型宽频带大规模多阵列天线。本项目针对5G天线的宽带小型化理论与技术及其紧凑条件下的宽带多阵列天线去耦合关键问题进行研究。内容包括：（1）5G宽带小型化天线理论与技术研究；（2）紧凑型宽带多阵列天线多角度协同去耦合关键技术研究；（3）基于新材料和新工艺的5G多功能天线及协同去耦技术研究。本项目旨在从新的角度探索5G宽带小型化天线理论与技术；从多个角度探究互耦机理，协同解决多阵列天线的互耦问题；结合新材料和新工艺协同解决5G天线的关键问题；为5G天线在无线通信系统中的应用提供有力的理论依据和技术支持。

大规模宽带天线及其阵列是移动通信天线领域的研究热点更是5G移动通信天线的核心技术。为了满足积极增长的高速率、高质量、高性能、多功能的无线通信需求，射频前端对天线提出了越来越严格的要求。射频前端天线通常存在带宽不够、尺寸过大、阵列天线间的严重互耦、频谱利用率低等问题。为了解决这些问题，本项目结合天线宽带化技术、天线小型化技术、集成滤波天线的去耦技术、阵列天线的多角度协同去耦技术、多波束天线技术等，研究新一代5G移动通信天线理论、技术与综合设计方法，具有重要的科学意义和实际应用价值。根据项目申请的研究内容和技术路线，同时结合工程热点和移动通信的需求，主要针对一下几个方面进行了深入的理论及工程技术研究：.（1）单个天线的宽带化设计、低剖面设计；基于滤波器概念的小型多模宽带基站天线综合理论和设计方法；探索传统电壁结构的反射板的低剖面宽带天线及其阵列的设计，为紧凑型单阵列、多阵列天线的设计做铺垫。.（2）集成滤波天线技术的设计，从片上滤波入手，探索将滤波技术融合在天线中，解决多阵列天线的去耦问题、降低传统的级联的损耗，减少尺寸，并完成紧凑结构的多阵列天线演技设计验证。.（3）多频多阵列共口径天线设计，以从宽带、小型化的天线单元为基础，解决一部分物理空间的隔离问题，同时探索相对独立边界条件的协同去耦技术及综合设计方法。.（4）超表面宽带小型化天线设计，研究探索非均匀超表面及单层部分超表面的宽带低剖面天线技术及综合设计方法。.（5）其他拓展研究：多波束天线、基于新型移相器的宽带Nolen矩阵等。.本项目实现了预定的研究目标，共发表已标注的SCI论文4篇，申请国家专利6项。.总之，本项目超额完成了研究内容，取得的各项成果均超过预期目标。