概述

寻求意向单位合作研发多功能轻型超表面相控阵天线技术

需求详情

1、技术需求面对日益增长的通讯、探测等需求，传统线馈型相控阵技术路线存在成本高、设计复杂等缺点，难以满足未来通讯/探测低成本、低功耗、智能化等迫切需求。智能超表面技术作为新兴技术，具有成本低、低剖面、可重构等诸多优点。在移动通信、全息成像、卫星通信、毫米波成像、雷达探测等诸多领域已有应用。随着科技的飞速发展，低空经济逐渐成为新的经济增长点。无人机、空中出租车、以及低空物流等新兴行业，都在推动着低空领域的经济活动，这一切的实现离不开一个关键的基础设施——低空监视系统。新兴的监视技术，如5G-A、相控阵雷达和ADS-B，正在成为低空监视的主力。低空监视雷达作为低空飞行器的主动监测技术手段是未来必不可少的监视设备，同时考虑到城市低空的通视情况以及电磁干扰等复杂环境，常规的中远程低空监视雷达很难满足使用要求，反而需要一款近程、小型化、轻型化、低功耗、低成本、高数据率的近程低空监视雷达，基于多功能轻型超表面相控阵天线技术的近程低空监视雷达可以满足该场景使用要求，该款雷达可以便捷部署在现有城市的监控杆件上，通过设备分布式部署和组网的形式，形成一套类似“雪亮工程”监控视频一样的低空监视网。主要面向低成本多功能超表面对雷达系统的需求，研究超表面天线的智能编码机制和对电磁波的精准调控机理；研究低功耗、低成本、低剖面的超表面天线单元设计方法与控制方法；面向实际应用，研究大规模、多功能、多极化的超表面天线，促进超表面天线理论的完善以及设计方法的进步。拟解决的关键技术问题：（1）基于多功能超表面的相控阵天线体系架构技术；（2）现有超表面天线的相位控制精度偏低，导致波束扫描精度和辐射效率受限；（3）二维大规模阵列的独立和高速控制难以实现，波束扫描范围和切换速度有待提高；（4）现有超表面天线的相对带宽窄，无法匹配宽带应用场景；（5）现有波束综合方法速度慢、效率低，难以完成实时波束赋形；（6）多功能超表面天线技术在雷达领域的工程化实现。2、行业代表性目前，国内外的高校和研究机构已经进行了长期广泛的研究，完成了超表面天线在雷达和通信领域的应用试验。东南大学设计了一个1比特的线极化可编程超表面天线阵列，通过切换二极管的开关状态，能够实时调整天线的方向图，实现单波束、双波束和四波束。清华大学采用表面移相技术在S波段实现了圆极化2比特超表面天线，其阻抗带宽较宽，波束扫描范围广。电子科技大学基于几何相位原理提出了一种新型的圆极化2比特超表面天线，实现了广泛的波束扫描范围和低副瓣电平。安徽省作为全国首批低空空域管理改革试点省份之一，我省在全国率先制定省级层面培育发展低空经济实施方案及支持举措，构建以通航产业为主体、无人机产业为支撑的产业集群。去年全省低空经济规模突破450亿元、约占全国9%。7月3日上午，我省召开省政府专题会议，研究低空经济产业发展工作。会议强调，要充分发挥我省产业基础、技术创新优势，拓展低空产品和服务应用场景，着力打造低空经济发展高地，培育壮大低空经济赛道上的新质生产力。从“起飞”到“腾飞”，低空经济将“飞”出下一个经济新增长极。3、需求合理性经过多年的努力，初步形成了以申请人为主要学术带头人，由5名博士、6名硕士研究生为科研主力的创新团队。本团队以雷达技术和超材料研究为核心，面向无线通信、航空航天、隐身伪装、电子对抗等国家重大战略需求，在雷达总体技术以及超材料理论以及无线通信系统、天线/天线罩、微波天线、太赫兹功能器件等应用方向进行了大量的研究工作，承担了国家自然科学基金、军口863、总装预研基金等多项项目。研发团队在雷达总体设计和超表面天线领域有丰富的项目经验，已研发多款雷达产品，广泛应用在智慧边防/海防、核心要地、光伏电站周界、高速公路等场景。围绕雷达、雷视融合技术、AI目标识别技术、智能软件报警平台等软硬件技术属于国内领先水平，并在多个场景得到应用。超表面天线研究成果已为通信、侦察、探测等多个领域提供了有效的低成本解决方案。公司配备有专业的微波毫米波测试设备，如微波暗室、弓形架、矢量网络分析仪、频谱分析仪，以及多套自研的超材料专用测试设备，还拥有大型微波与毫米波设计软件CST、ADS和Ansoft等。所有这些都为实现本项目的目标创造了良好的研究条件。4、技术需求创新性传统的相控阵雷达中采用大量的有源T/R组件，虽实现了电磁波的调控，但也存在加工困难、成本高昂、体积庞大、重量高等问题，在空天探测领域应用具有一定的局限性。基于多功能轻型超表面相控阵天线技术创新性主要体现在以下几个方面：1）无需TR移相器即可进行波束扫描；2）采用平面二维轻薄易共形的主体结构及电磁表面模块化设计，极大提高了相控阵天线的便携性；3）基于对大口径相控电磁表面信息编码的高效综合和灵活优化，具备高增益平面聚焦、大角度二维快速波束扫描【预期目标】预期研制低成本、低功耗、大带宽、大角度、高速扫描的多功能轻型超表面相控阵天线。能够实现在通信、侦察、雷达探测等多个领域提供有效的低成本解决方案。【技术指标】（1）工作频率：Ku波段（15.7～17.2GHz）；（2）大角度扫描：120°方位角*90°俯仰角；（3）波束切换时间：＜15μs；（4）天线增益：＞18dBi。【科技成果指标】（1）基于多功能轻型超表面相控阵天线样机5套；（2）工程实施方案技术报告1份；（3）工作总结（含试验报告）报告一份。