光子天线的理论与关键技术研究

发布时间：2020-10-26 12:48

　　 第五代移动通信需要传输1Gb/s-1OGb/s的数据速率,所需频带达到1GHz以上,对于如此宽的频带资源,在目前6GHz以下的无线电频率资源日趋匮乏的情形下,显然无法满足。如果将光纤通信几乎无限的频带资源这种优势与无线通信的需求及应用方式结合起来,研制光子天线可以解决上述带宽和频谱资源的供需矛盾。本文的主要工作内容总结如下:(1)提出了光子天线的结构模型及实现方式,设计了一种4单元微带矩形天线阵列,馈电网络采用具有入/4阻抗匹配枝节设计的多级T型结功率分配器。利用三维电磁场仿真软件Ansoft HFSS对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,仿真结果表明,天线阵阻抗带宽(S11≤10dB)可以达到0.8GHz,在带宽内最大增益为13.3dBi。在电磁暗室进行测量,实测增益可以达到9.15dBi。(2)提出并设计了基于光子天线的系统测试与验证模型,对系统模型的设计和搭建进行了详细的分析和说明。采用外部光外差法产生所需的高频信号,将所设计的天线应用到光子系统中,使用光通信系统仿真平台Optisystem对系统进行搭建和仿真。对天线加工并进行了系统测试,光子天线的实测增益为12.49dBi。光子天线可以实现光波到微波、毫米波、甚至太赫兹波的直接转换。经过仿真和实验测试,结果表明,测试结果与仿真结果基本吻合,验证了设计的合理性。该天线性能良好,可广泛应用在未来移动通信网络覆盖领域。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN828.6
【部分图文】：

Ｂｕｓｉｎｅｓｓ?Ｍａｃｈｉｎｅｓ?Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，国际商业机器公司）首先提出了将该技术应用到??多功能光学系统在微型芯片上的集成过程中ｎ５］。??ＩＢＭ公司对未来的硅基光电子集成芯片提出设想的结构。如图１－２所示，首??３??

??＿?ｙ??图１－１光学相控阵雷达示意图？??在民用方面，可以替代现有的２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ移动通信室内覆盖系统。目前使??用的６ＧＨｚ以下的频谱资源日益紧张，已经不能满足第五代移动通信所需的传输??速率。由于高频的电磁波在空气中传输损耗较大，６ＧＨｚ以上还有巨大的高频资??源空闲，随着低噪声放大器（ＬＮＡ）、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、??调制器、压控振荡器（ＶＣＯ）、移相器、开关、ＭＭＩＣ收发前端，发射／接收（Ｔ／Ｒ）??组件（收发系统）等放大技术和信号处理的技术进步，该频段集成电路技术的飞??速发展为其普及、应用奠定了基础，高频电磁波己经越来越受到各个生产厂商的??青睐Ｄ卜丨４］。??１．２国内外研究现状??随着硅基光电子技术的快速发展

为２０ＧＨｚ，扫描频率范围为１８ＧＨｚ－２２ＧＨｚ，频率步长为０．１ＧＨｚ。??天线方向图，又叫辐射方向图，定义为在离天线一定距离的位置，辐射场的??相对场强随方向变化的图形。如图３－７所示为阵列天线仿真结果的三维方向图。??由图可知，Ｚ轴方向上集中了阵列天线的大部分辐射能量。由于每个阵列单元的??最大辐射能量相同，而且都是沿Ｚ轴方向。本文所设计的４元均匀直线阵列是并??２７??
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本文编号：2857019