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基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年來微波毫米波學(xué)界發(fā)展起來的一種新型高性能平面集成導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，它具有極低的電磁泄露和互擾，其品質(zhì)因數(shù)和功率容量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€，國(guó)內(nèi)外數(shù)百所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開展了大量研究，使之成為微波毫米波領(lǐng)域最受關(guān)注的研究分支之一。 學(xué)科洪偉教授課題組是國(guó)際上這一學(xué)術(shù)分支的主要倡導(dǎo)者和貢獻(xiàn)者之一，在IEEE系列刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，在美、英、德、日、韓、波、葡等國(guó)家召開的國(guó)際會(huì)議上作大會(huì)報(bào)告、特邀報(bào)告20余次，論文被40多個(gè)國(guó)家的學(xué)者正面他引5000余次，獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利50余項(xiàng)。 該研究成果在國(guó)內(nèi)外都產(chǎn)生了比較大的影響，獲2016年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

成果描述：本發(fā)明公開了一種基于毫米波通信天線差速旋轉(zhuǎn)方式的毫米波天線對(duì)中控制系統(tǒng)。本發(fā)明的對(duì)中控制系統(tǒng)由多個(gè)相同的對(duì)中控制裝置組成，對(duì)中控制裝置分別設(shè)置在不同的毫米波天線通信站點(diǎn)中；每個(gè)對(duì)中控制裝置包括天線轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、位置信息檢測(cè)模塊、天線信息采集傳感器和對(duì)中控制模塊；天線轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、位置信息檢測(cè)模塊和天線信息采集傳感器分別與對(duì)中控制模塊。本發(fā)明能有效提高毫米波天線對(duì)中精度，實(shí)現(xiàn)天線自動(dòng)化對(duì)中通信，減少對(duì)中前的準(zhǔn)備工作和數(shù)據(jù)交換工作，增加毫米波的通信保密性，實(shí)現(xiàn)毫米波通信機(jī)動(dòng)性、可靠性及野外自適應(yīng)特性。市場(chǎng)前景分析：天線自動(dòng)化領(lǐng)域。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：技術(shù)先進(jìn)，性價(jià)比較高。

成果介紹基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)是近十幾年發(fā)展起來的一類新型平面集成高性能導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，2011年被國(guó)際微波雜志列為“改變未來無源與控制器件的十大非凡發(fā)明”之首（Microwave Journal, Nov. 2011）。本項(xiàng)目組是國(guó)際上這一領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)者之一，在國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體基金和國(guó)家973項(xiàng)目等的資助下，對(duì)基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的傳輸特性、諧振特性、損耗機(jī)理、模式轉(zhuǎn)換機(jī)理、極化轉(zhuǎn)換機(jī)理等科學(xué)問題及其在多個(gè)分支的創(chuàng)新應(yīng)用開展了系統(tǒng)深入的研究，建立了精確有效的設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)公式，提出并命名了半模基片集成波導(dǎo)等新型導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，提出了一系列基片集成類無源元件新結(jié)構(gòu)等。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1、在國(guó)際上最早提出并發(fā)展了適合于周期性基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的頻域有限差分和直線法全波分析模型，揭示了其傳輸機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了一組閉式設(shè)計(jì)公式。這組公式已被廣泛用于基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)元器件的設(shè)計(jì)。相關(guān)代表作單篇正面他引均超過150次。2、提出并命名了半模基片集成波導(dǎo)、折疊半模基片集成波導(dǎo)等新型導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了其導(dǎo)波特性、損耗機(jī)理和模式轉(zhuǎn)換機(jī)理等，構(gòu)建了設(shè)計(jì)公式，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列新型微波毫米波高性能元器件，其中代表作單篇正面他引均超過100次。3、提出了多種基片集成波導(dǎo)無源新結(jié)構(gòu)，深入研究了其諧振特性、耦合特性和損耗機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列高性能新型元器件及單基片集成系統(tǒng)。相關(guān)代表作合計(jì)正面他引350余次。4、在基片集成波導(dǎo)天線輻射機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，突破了經(jīng)典Elliott設(shè)計(jì)公式的局限性，建立了相應(yīng)的分析模型和設(shè)計(jì)方法，發(fā)展了一系列新穎的高性能基片集成類天線及陣列，相關(guān)代表作由于其基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性被合計(jì)正面他引300余次。市場(chǎng)前景項(xiàng)目研究成果已獲54項(xiàng)授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利，其中部分專利已進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品中。

該項(xiàng)目以基片集成類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理與創(chuàng)新應(yīng)用為主線，對(duì)這類結(jié)構(gòu)及器件的傳輸特性、損耗機(jī)理等基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行了深入研究，提出了半模基片集成波導(dǎo)等多種新型平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，發(fā)展了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，并發(fā)明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到實(shí)際應(yīng)用。

本發(fā)明公開了一種基于毫米波通信天線差速旋轉(zhuǎn)方式的毫米波天線對(duì)中控制系統(tǒng)。本發(fā)明的對(duì)中控制系統(tǒng)由多個(gè)相同的對(duì)中控制裝置組成，對(duì)中控制裝置分別設(shè)置在不同的毫米波天線通信站點(diǎn)中；每個(gè)對(duì)中控制裝置包括天線轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、位置信息檢測(cè)模塊、天線信息采集傳感器和對(duì)中控制模塊；天線轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、位置信息檢測(cè)模塊和天線信息采集傳感器分別與對(duì)中控制模塊。本發(fā)明能有效提高毫米波天線對(duì)中精度，實(shí)現(xiàn)天線自動(dòng)化對(duì)中通信，減少對(duì)中前的準(zhǔn)備工作和數(shù)據(jù)交換工作，增加毫米波的通信保密性，實(shí)現(xiàn)毫米波通信機(jī)動(dòng)性、可靠性及野外自適應(yīng)特性。

由東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院尤肖虎教授、趙滌燹教授牽頭，聯(lián)合成都天銳星通科技有限公司、網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室等單位完成的“Ka頻段CMOS相控陣芯片與大規(guī)模集成陣列天線技術(shù)”項(xiàng)目成果通過了中國(guó)電子學(xué)會(huì)組織的現(xiàn)場(chǎng)鑒定。 由中國(guó)工程院鄔賀銓院士、陳左寧院士、李國(guó)杰院士、呂躍廣院士、丁文華院士以及來自中國(guó)移動(dòng)、信通院、華為、中興、大唐電信和國(guó)內(nèi)5所高校的共15位專家組成的鑒定委員會(huì)對(duì)該項(xiàng)成果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鑒定并給予了高度評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為：該項(xiàng)目解決了硅基CMOS毫米波Ka頻段相控陣芯片和天線走向大規(guī)模推廣應(yīng)用的核心技術(shù)瓶頸問題，成功研制了Ka頻段CMOS相控陣芯片，并探索出了一套有效的毫米波大規(guī)模集成陣列天線低成本解決方案，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)屬首創(chuàng)；在硅基CMOS毫米波技術(shù)路線取得重大突破，在大規(guī)模相控陣天線集成度方面國(guó)際領(lǐng)先；成果在5G/6G毫米波和寬帶衛(wèi)星通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，在該領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)上取得關(guān)鍵突破，已在相關(guān)應(yīng)用部門得以成功推廣應(yīng)用。 目前，用于射頻芯片的40nm和28nm CMOS工藝特征頻率已經(jīng)超過250GHz，在理論上完全可以滿足毫米波應(yīng)用需求。毫米波硅基CMOS集成電路技術(shù)的突破，將帶來無線通信行業(yè)的一次變革，解決相控陣系統(tǒng)“不是不想用，只是用不起”的問題，把毫米波芯片及大規(guī)模相控陣變成來一種極低成本的易耗品。相比鍺硅工藝和化合物半導(dǎo)體工藝，CMOS工藝在成本、集成度和成品率上具有巨大優(yōu)勢(shì)，但其輸出功率相對(duì)較低，器件本身寄生效應(yīng)較大。項(xiàng)目組經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)6年的技術(shù)探索與創(chuàng)新，克服了毫米波CMOS芯片技術(shù)的固有瓶頸問題，所研制的芯片噪聲系數(shù)為3dB，發(fā)射通道效率達(dá)到15%，無需校準(zhǔn)便可實(shí)現(xiàn)精確幅相調(diào)控；基于大規(guī)模相控陣的波束成形能力，克服了毫米波CMOS芯片輸出功率受限的問題。

本發(fā)明公開了一種高增益低副瓣的毫米波封裝天線，包括引線框架，引線框架上設(shè)有毫米波IC芯片和毫米波天線，毫米波IC芯片與毫米波天線之間實(shí)現(xiàn)高頻互連，還包括封裝罩，封裝罩將毫米波IC芯片與毫米波天線密封在引線框架內(nèi)，毫米波天線包括輻射單元，封裝罩上對(duì)應(yīng)毫米波天線輻射單元的位置處設(shè)有喇叭狀凹槽，喇叭狀凹槽的槽壁表面被金屬覆蓋。本發(fā)明通過在封裝罩上設(shè)計(jì)喇叭狀凹槽，能夠有效提升天線的增益，降低天線的副瓣電平，并且不影響回波損耗性能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本和高性能的毫米波封裝天線。

本發(fā)明公開了一種異構(gòu)毫米波蜂窩網(wǎng)絡(luò)的速率估計(jì)方法，首先，以典型用戶終端為中心，在視距鏈路情況和非視距鏈路情況下，對(duì)小型基站與微基站對(duì)應(yīng)的兩層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)應(yīng)比例縮放，使之能夠視為虛擬單層網(wǎng)絡(luò)；然后根據(jù)典型用戶終端在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置，宏基站實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)度，根據(jù)虛擬單層網(wǎng)絡(luò)為用戶分配最近小型基站或者微基站，再由毫米波通信的小型基站和微基站為用戶提供具體服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的平均可達(dá)速率。由于考慮到了環(huán)境因素對(duì)毫米波通信的影響，區(qū)分視距情況與非視距情況，將多層毫米波網(wǎng)絡(luò)歸一化為單層虛擬網(wǎng)絡(luò)，使之在虛擬單層網(wǎng)絡(luò)中距離用戶最近基站即為用戶的服務(wù)基站，提高了異構(gòu)毫米波蜂窩網(wǎng)絡(luò)速率估計(jì)的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明公開了一種電子回旋共振加熱毫米波發(fā)射器。其用于與 波導(dǎo)連接，包括真空腔體，以及設(shè)置在真空腔體內(nèi)的極化鏡、橢球反 射鏡和平面鏡；極化鏡設(shè)置在波導(dǎo)的輸出光路上，與波導(dǎo)呈 45°夾角， 用于將由波導(dǎo)輸出的毫米波極化并反射，得到極化毫米波；橢球反射 鏡設(shè)置在極化毫米波的輸出光路上，與極化毫米波呈 45°夾角，用于 將極化毫米波聚焦并反射，得到聚焦毫米波；平面鏡設(shè)置在聚焦毫米 波的輸出光路上，用于將聚焦毫米波反射后注入等離子體加熱腔，對(duì) 等離子體進(jìn)行加熱和電流驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)毫米波的實(shí)時(shí)極化， 并能