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计算机工程与设计 2018年第1期39卷 11-16页

作者：贡佩君耿军平梁仙灵朱卫仁金荣洪上海交通大学电子工程系上海200240 上海交通大学微米/纳米加工技术国家级重点实验室上海200240

针对Ad hoc网络中基于定向天线的MAC协议控制算法复杂、难以处理冲突和资源利用率低等问题,提出一种基于rotman透镜天线的TDMA MAC协议,简称RMAC协议。在现有研究的基础上,利用rotman透镜天线的特点,简化邻节点发现的过程,给出资源状态... 详细信息

针对Ad hoc网络中基于定向天线的MAC协议控制算法复杂、难以处理冲突和资源利用率低等问题,提出一种基于rotman透镜天线的TDMA MAC协议,简称RMAC协议。在现有研究的基础上,利用rotman透镜天线的特点,简化邻节点发现的过程,给出资源状态表机制,实现高效无冲突的时隙预约,根据业务优先级提供预约时隙。仿真结果表明,RMAC协议能够充分发挥rotman透镜天线空间复用的性能优势,能避免冲突并有效支持优先级机制,相比现有的定向TDMA MAC协议,提高了网络吞吐量和稳定性。

关键词： rotman透镜天线邻居节点发现时隙预约优先级网络呑吐量

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毫米波rotman透镜天线制造技术

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机电产品开发与创新 2013年第4期26卷 16-18页

作者：刘秀利中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036

rotman透镜天线是某毫米波二维相控阵雷达关键部件,其波导腔多、精度高达±0.02mm,层壁薄至1mm、空腔面积比高达70%,零件加工困难且焊接成品率低。从优化天线工艺性设计入手,综合应用真空吸附装夹技术、高速铣加工技术、精密焊接组装技... 详细信息

rotman透镜天线是某毫米波二维相控阵雷达关键部件,其波导腔多、精度高达±0.02mm,层壁薄至1mm、空腔面积比高达70%,零件加工困难且焊接成品率低。从优化天线工艺性设计入手,综合应用真空吸附装夹技术、高速铣加工技术、精密焊接组装技术,突破微变形焊接装夹技术,并通过优化数控加工程序和规范焊接工艺流程,保证了天线高精度加工和微变形精密焊接,天线波束指向和插损等关键指标一致性好,实现了天线的高战技术要求。

关键词：毫米波 rotman透镜天线精密加工精密焊接

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毫米波rotman透镜天线设计

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电子工程师 2006年第11期32卷 10-13页

作者：陈春红叶海荣孙国俊南京理工大学电光学院422教研室江苏省南京市210094

设计了一个毫米波rotman透镜天线,该天线也是一个同时多波束天线。用rotman透镜作为馈电网路,运用准光学技术替代大量移相器,获得同时多波束扫描,并且使电路变得简单,减少了体积和重量。包括馈电网络在内的整个天线系统采用微带来实现,... 详细信息

设计了一个毫米波rotman透镜天线,该天线也是一个同时多波束天线。用rotman透镜作为馈电网路,运用准光学技术替代大量移相器,获得同时多波束扫描,并且使电路变得简单,减少了体积和重量。包括馈电网络在内的整个天线系统采用微带来实现,并且使用Ansoft Ensemble仿真软件进行辅助设计,仿真结果表明,该天线可以实现大角度窄波束扫描。

关键词： rotman透镜天线多波束天线毫米波

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几种微波天线研究

几种微波天线研究

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作者：朱浩伟南京理工大学

学位级别：硕士

本文根据无线通信与雷达技术的发展需求,依托相关工程项目,主要研究和设计了几种微波天线及阵列,包括小型化双频印刷条带状天线、基于共相位中心的双极化开槽天线和rotman透镜多波束天线。主要研究内容如下:（1）依据目前天线双频化和... 详细信息

本文根据无线通信与雷达技术的发展需求,依托相关工程项目,主要研究和设计了几种微波天线及阵列,包括小型化双频印刷条带状天线、基于共相位中心的双极化开槽天线和rotman透镜多波束天线。主要研究内容如下:（1）依据目前天线双频化和小型化需求,进行微带天线双频化和小型化技术的理论研究和实现。基于传统的微带天线,通过将辐射结构形变为弯曲的条带状实现小型化;通过叠加不同谐振频率条带实现双频化;通过条带两端加载不同类型的销钉引导条带馈点两侧电流同向流动,实现天线的法向最大辐射。经实际加工测试,天线的工作频率为4.7GHz和6.99GHz,低频段增益4.4d Bi,高频段增益6.3d Bi,天线尺寸约为0.31倍低频波长。相比于其它的双频微带天线,中心馈电结构更利于叠加多条带,实现多频点化,同时该结构也能够防止主瓣凹陷,保证了天线的法向最大辐射。（2）为了提高双极化开槽天线的隔离度,实现共相位中心,设计了一种高隔离共相位中心双极化Vivaldi天线结构。通过调整馈电结构提高天线不同极化之间的隔离性能,并采用隔离度更高的Wilkinson功分器作为单个极化差分馈电的功分结构,保证差分馈电的性能;通过交叉放置实现等相位中心。基于上述结构设计并加工了一款工作于2～18GHz频带Vivaldi天线,经测试,Wilkinson功分器在2～18GHz频带内S小于-15d B,端口间隔离度大于15d B,带内损耗小于5.0d B;馈电网络与天线集成后,天线在2～18GHz频带内实现了40d B以上的隔离度与较低的交叉极化分量。在此基础上对天线结构进行调整,在周期边界条件下设计了一款工作于1～6GHz频带的具有共相位中心的双极化开槽天线单元。基于上述单元设计加工了一款3×3天线阵列,经测试,功分器在1～6GHz频带内S小于-15d B,端口间隔离度大于18d B,带内损耗小于3.6d B。由于阵列单元数量较少,相比于无限大阵列,实际工作频带仅为1.5GHz到6GHz。在此频带范围内,实现了43d B以上的隔离度与较低的交叉极化分量。（3）为满足民用领域对低成本、低功耗的波束扫描天线的需求,设计了一款rotman透镜平面多波束天线。基于rotman透镜的基本理论与分析方法,研究了rotman透镜设计参数对其性能的影响,根据项目实际需求,进行设计参数的选择。微带rotman透镜移相器结构采用微带延迟线,以保证透镜中心馈电端口到移相器输出端口在中心频率10GHz处相位一致。设计了一款小型化Vivaldi天线作为rotman透镜的辐射单元,通过采用与透镜相同介质基板材料,便于和rotman透镜进行集成。rotman透镜具有9个波束端口,12个阵列端口,与天线集成后,经加工测试,在工作频率8～12GHz内,端口的S小于-10d B,端口间隔离度大于18dB,能够实现±40°的波束偏转。

关键词：微带天线 Vivaldi天线双极化共相位中心 rotman透镜天线

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新型多波束透镜天线技术研究

新型多波束透镜天线技术研究

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作者：赵晓磊西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步以及人民日益增长的美好生活需要,愈发多元化的电磁环境和应用场景对天线系统也有着更多诸如多波束、高增益、宽角覆盖、波束快速扫描等性能的要求。在各种多波束天线中,透镜类多波束天线高性能与低成本兼具的特点使其不... 详细信息

随着科技的进步以及人民日益增长的美好生活需要,愈发多元化的电磁环境和应用场景对天线系统也有着更多诸如多波束、高增益、宽角覆盖、波束快速扫描等性能的要求。在各种多波束天线中,透镜类多波束天线高性能与低成本兼具的特点使其不管是在无源探测、电子对抗、卫星通讯等军用领域还是5G通信、遥感、自动驾驶等民用领域都得到了广泛的应用和飞速的发展。因此,对透镜类多波束天线的主要发展方向和发展瓶颈进行技术突破意义重大。本文的相关工作主要聚焦在多波束透镜天线的小型化技术、宽频带技术和宽角扫描技术方面。文章分别从平面龙伯透镜和rotman透镜两种透镜形式入手,以透镜天线的多波束形成原理为出发点,详细阐述了透镜天线的光学特性和设计方法,并开展了多波束透镜天线的相关技术研究。其中主要的研究内容如下。1、基于具体的工作频率与指标要求,对多波束天线的馈源部分进行了研究。分别对适合小型化场景的微带天线馈源阵列以及适合宽频带要求的Vivaldi天线馈源阵列进行了设计,之后根据多波束透镜天线的具体需求分别对两种馈源阵列进行了改进和优化。2、基于等效媒质理论,对具有特定介电常数的材料的制备方法进行了研究。通过对材料的离散结构的设计完成了微观上两种不同介质材料的成比例混合,进而在宏观上得到了一种介电常数介于二者之间的人工合成材料。3、基于平面龙伯透镜天线,对多波束天线的小型化技术进行了研究。在透镜所在空间发生变化的情况下,利用QCTO原理将空间坐标的变化和空间内电磁材料属性的变化相等效,可以保持电磁波行为不变,这为平面龙伯透镜天线的小型化提出了一种新的解决方案。通过对平面龙伯透镜天线进行空间变形,设计出了一款新型小尺寸多波束透镜天线,之后采用等效媒质理论结合3D打印技术完成了透镜的理想介电常数模型的工程实现。透镜天线整体采用七个波束完成了±30°的方位面扫描,而且所有波束的增益均大于15d Bi。小型化的设计不仅可以使透镜天线的尺寸缩减30%以上,而且还将它的应用场景拓展到了直线阵列上。4、基于rotman透镜多波束形成网络,对多波束天线的宽带大角度扫描的关键技术进行了研究。首先对影响rotman透镜腔体轮廓的各个参数进行了分析,并研究了广角扫描下腔体轮廓的设计和改进方法。之后针对大角度扫描时能量传输指向不准确、幅度分布不均匀等问题,对透镜的波束口和阵列口的设计进行了改进,并对虚端口的多种设计方案进行了比较。最终设计的rotman透镜结合8×8的Vivaldi天线面阵,在6GHz～12GHz频段用11个波束实现了方位面±50°的宽角扫描。

关键词：多波束天线 QCTO原理龙伯透镜天线 rotman透镜天线

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基于定向天线的无线Ad Hoc网络组网研究

基于定向天线的无线Ad Hoc网络组网研究

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作者：贡佩君上海交通大学

学位级别：硕士

将定向天线技术应用到无线Ad Hoc网络中,可以减少干扰,提高空间复用,增加覆盖范围,降低功耗,并且具有良好的保密性和隐蔽性。MAC协议控制着对物理层的访问,其设计应该与物理层尤其是天线的工作模式相适应,同时也对物理层的性能起到至关... 详细信息

将定向天线技术应用到无线Ad Hoc网络中,可以减少干扰,提高空间复用,增加覆盖范围,降低功耗,并且具有良好的保密性和隐蔽性。MAC协议控制着对物理层的访问,其设计应该与物理层尤其是天线的工作模式相适应,同时也对物理层的性能起到至关重要的作用。现有的定向MAC协议大多都是基于经典的全向MAC协议改进而来的,例如,Aloha协议,CSMA/CA协议和TDMA协议。其中,基于TDMA的定向MAC协议,可以通过专门的帧结构设计和时隙预约,减少冲突问题,实现邻居节点的发现和链路的维护。现有的基于TDMA的定向MAC协议控制算法复杂、难以处理冲突且资源利用率低。针对这一问题,本文将定向多波束天线引入到Ad Hoc网络中,并以rotman透镜天线为例,展开研究。本文首先对几种不同的天线形式和扫描方式分别进行了数学建模和公式推导,并对各自的邻居节点发现时延进行了比较与分析,得出定向多波束天线更加适合无线Ad Hoc网络的结论。然后,针对rotman透镜天线,本文设计了基于单发多收工作模式的SM-RMAC协议。利用rotman透镜天线的特点,简化邻节点发现的过程,给出资源状态表机制来实现高效无冲突的时隙预约,并且根据业务优先级提供预约时隙。仿真结果表明:SM-RMAC协议能够充分发挥rotman透镜天线空间复用的性能优势,能避免冲突并有效支持优先级机制,相比现有的定向TDMA MAC协议,显著提高了网络吞吐量和稳定性。最后,在SM-RMAC的基础上,本文设计了针对rotman透镜天线多发多收工作模式的MM-RMAC协议。首先研究了多发多收模式下的功率计算和功率分配约束条件,其次将功率控制纳入到时隙预约的过程和资源状态表的维护中,然后在SM-RMAC协议的接入优先级机制的基础上提出了队列优先级机制。相比SM-RMAC协议,MM-RMAC协议具备更强的发送能力,提高了网络容量,降低了平均时延,提高了能量效率,并且能够更好的支持优先级业务。

关键词： rotman透镜天线无线Ad Hoc网络组网邻居节点发现时隙预约优先级

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