用于非常规天线阵和多模天线的无源复权重馈电网络研究

In recent years, unconventional antenna arrays and multimode antenna have become research hotspots in antenna technology, under the driven of emerging military technology and communication technology, especially the 5G wireless communication technology. Such antennas include various new types of antennas with important application prospects, such as element level pattern diversity antenna array, multi-phase center antenna array, unconventional antenna array, and multimode antenna. One of the common key techniques for these antennas is the feeding network with complex weight which includes the two dimensions of amplitude and phase. In the reported literature, the solution to this problem is to add phase shifter and variable gain amplifier to each branch of the feeding network. In this proposal, we propose two novel passive complex-weighted feeding networks with different features and application backgrounds. One is based on the microwave passive circuit technique and the other one is based on the time modulation technique. Both of them are proposed relied on our previous research foundation and their feasibility has been verified by theoretical analysis or partial simulation results. By virtue of the fundamentality and universality of the research contents, the research outputs are of important theoretical significance and application value.

近年来，在新兴的军事技术、通信技术特别是5G无线通信技术的驱动下，非常规天线阵和多模天线成为天线技术中的研究热点。这类天线包括各种新型的有重要应用前景的阵元级方向图分集天线阵、相位中心可电控天线阵、非常规结构天线阵以及多模天线单元等。这些天线一个共同的关键技术是包括幅度和相位两个维度的复权重馈电网络。已报道的研究中，这个问题的解决方案是在馈电网络各支路中加入移相器和可变增益放大器。本项研究针对已有方案的不足提出了两种各具特色和应用背景的无源复权重馈电网络新方案，一种是基于微波无源电路技术，另一种是基于时间调制技术。这两种方案都是在我们现有的研究基础上提出的，它们的可行性已通过理论分析或部分仿真结果得到确认。由于研究内容的基础性和通用性，研究成果具有重要的理论意义和应用价值。

近年来，在新兴的军事技术、通信技术特别是5G无线通信技术的驱动下，非常规天线阵和多模天线成为天线技术中的研究热点。这些天线一个共同的关键技术是包括幅度和相位两个维度的馈电网络。虽然采用传统的移相器和可变增益放大器的级联结构可以实现复权重馈电网络，但由于其成本高、控制复杂、体积大等问题仍不能满足低成本、小型化的新兴系统的要求。本项目运用一直处于微波电路领域研究热点的广义滤波器新概念，提出了幅相特性可表征的广义滤波器，建立了一体化复权重馈电网络的通用设计理论；通过开展对广义滤波器阻抗特性与相位特性的研究，延伸与实现了高性能的功分器、阻抗转换器、移相器与复权重器；从时间调制阵列天线技术的基本原理出发，通过设计新的时间调制序列，探索出了幅相二维时间调制馈网的新结构与新方案。这些研究内容，为固定与可重构复权重馈电网络提供了一系列解决方案，一定程度上解决了现行有源复权重馈电网络存在的结构复杂、成本高、功耗大等问题，为非常规天线阵和多模天线的幅相馈网实现提供了有效途径，也同样能广泛应用于常规相控阵天线。