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龙勃透镜技术,助力5G更精彩
作者:福顺天际 2021-03-10 当前位置:方案 > 通信指挥 >

近年来,第五代移动通信系统5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。2021年,除了应用于4G补盲、扩容等场景以外,在5G建设方面,龙勃透镜将会做出更大的贡献。

据了解,龙勃透镜模型最早是1944年由美国数学家鲁道夫·卡尔·卢纳伯格提出,其工作原理与光学透镜聚焦原理相似,即利用多层介质的折射特性,将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益窄波束的电磁波信号。

因为是球形结构,龙勃透镜模型更容易制作成多波束天线,龙勃透镜整个球面上的任意一点都可以是焦点,因此只需控制天线馈源在球面上的位置,波束就可以指向任意方向。同时,还可以在透镜表面放置多个馈源,来实现多波束通信。龙勃透镜当然也能通过改变波束的宽度来增加整个天线系统的增益。其优点主要有五个:

一、焦点、圆心、平面波方向在一条直线上(窄波束高增益)。

二、不同位置波束形状相同,更加容易实现多波束。

三、无极化特性,满足单极化、双极化±45/HV、圆极化。

四、波束陡降,多波束时波束之间的干扰较小,交叠带窄,大容量场景扩容能力优秀。

五、相同增益,垂直波宽约是板状天线的3-4倍,有效提升覆盖深度。

我司在2021 MWC上海展上展示了多款龙勃透镜天线,让产业界充分了解了这些天线产品的技术特点和优势:覆盖距离远,可以降低基站功耗,减少基站站址建设数量,可提升频谱效率和通信质量,扩充网络容量,改善用户体验等。

2020年,多波束龙勃透镜天线在全国27个省份参与了大量试点测试,除了用于4G补盲、扩容场景之外,在5G建设中积累了大量的经验,特别是为破解5G网络建设中遇到的带宽、容量不足,以及部分场景存在覆盖盲点等难题提供了一个新的选择。

在带宽方面,5G 700MHz是当下产业界关注的热点,因为700MHz频段电磁波的穿透性非常好,覆盖距离远,在业界有黄金频段之称,但是该频段带宽窄也是不可回避的短板。龙勃透镜天线通过频谱复用技术,可以在120°扇区里发射两个700MHz的波束,解决700MHz带宽窄的问题。

中国移动与中国广电已经确定了共建共享700MHz网络的具体工作方案,相关设备集采和建设工作将于近日启动。而在广大农村地区,四家运营商将有望共建共享5G 700MHz网络,而龙勃透镜天线将是700MHz网络建设最佳解决方案之一。

除了700MHz,龙勃透镜天线不仅可以兼容900MHz、1800MHz和FA频,实现4G、5G多频融合,而且还支持2.1GHz和3.5GHz多频融合、多频共用,适用于中国电信和中国联通的5G网络建设。

在补足覆盖盲点方面,龙勃透镜天线同样拥有传统天线不具备的优秀特性。据了解,矩形多波束龙勃透镜天线可以把天线方向图从原来的圆形截面覆盖改成矩形。在体育场馆等应用场景中,它可以把场馆空间切割成多个方型,实现矩形电磁波束之间的拼接,实现无缝覆盖。

郑洪振表示,如果用传统天线,电磁波束是圆形截面和圆形截面的拼接,总是留下信号覆盖盲区,但是用矩形天线就可以消除盲区。所以,龙勃透镜天线的应用是非常广泛和灵活的。正因为这些特色,在2021年,龙勃透镜天线的应用会更加广泛,前景也会更明朗。

在多波束天线里,福顺天际的龙勃透镜天线已经实现了多频多波束的共用技术,进一步提升了龙勃透镜天线的性价比。其原理在于,龙勃透镜天线能够在水平面劈裂出4个波束,每个波束支持8T8R的天线配置,既能满足覆盖距离的要求也能满足容量的要求。而且,每个波束8T8R还足以适用MIMO的通信制式,为5G网络建设提供新的建设思路。

作为无线网络技术的引领者,福顺天际也将继续专注无线通信领域,开拓5G应用领域,为世界无线通信运营商和设备商提供更好更多的解决方案。

2021年,中国5G建设规模将进一步扩大。日前,在2020年工业和信息化发展情况发布会上,工业和信息化部新闻发言人、信息通信管理局局长赵志国表示,2021年计划新建5G基站60万个,在实现地级以上城市深度覆盖的基础上,加速向有条件的县镇延伸。

而三大运营商5G网络建设相关项目集采也将于近日启动,5G天线需求量将较去年有进一步增长。同时值得注意的是,在共建共享策略的推动下,今年运营商5G网络建设将重点聚焦700MHz、3.5GHz等中低频段,对天线的兼容性提出了较高的要求。这意味着,今年的5G网络建设将有新特点,也要用新方法,而龙勃透镜天线就是适应5G网络建设新形势的解决方案之一。

相信随着业界对龙勃透镜天线的新能力认知的持续提升,龙勃透镜天线将成为5G建设中效率更高,能耗更低的一种新型解决方案,发挥更大的作用,赋能千行百业。

广东福顺天际通信有限公司把龙勃透镜产品投入市场以来,已在民用龙勃透镜移动通信领域取得重大进展。凭借着龙勃透镜在民用行业领域积累的先进技术与经验,目前已将龙勃透镜技术产品延伸至军工领域。

龙勃透镜运用于通信、雷达、导航等多种无线应用领域,具有重量轻、反射效率高、角度响应宽等优势,同时可具备多种尺寸来应用特定场景,龙勃透镜反射器主要应用于空中、地面、水上等多领域提供雷达识别系统。选用龙勃透镜反射器,优势是可以实现全向雷达反射,在性能和尺寸上都优于传统的角反射器。

龙勃透镜在军工领域上可应用到以下场景

隐形战机:安装龙勃透镜反射器,隐形战机在训练时,实现对隐身机自身的雷达散射特征的保密,同时便于指挥中心评判训练效果;在非战斗转场飞行时,安装龙勃透镜散射,便于民航空管雷达发现,避免发生事故。美国猛禽、闪电、中国J20等先进隐形战机已加装,如图所示。本项目产品可以替代进口,打破国外技术制约。

先进隐形战机加装龙勃透镜产品示意图

训练靶机:如图所示为各个军种的训练打靶目标应用。根据训练科目实际情况,结合海陆空的实际需要和特点,通过龙勃透镜反射器的高倍放大的雷达散射面积,实现低成本的靶机,尤其实现大型/超大型靶机的应用,节约日常训练成本。

训练靶机示意图

假目标:使用假目标隐藏真实战略战术意图,是战争中的重要谋略之一。图3是用龙勃透镜的散射特征模拟需要伪装的目标特征,欺骗和诱导敌方雷达,以保护真实目标,降低战场损失。比如:模拟成坦克、导弹发射车、潜艇、飞机、舰船等特定目标的雷达信号,如图所示。真假目标混合,结合龙勃透镜可以实现伪装,破解多模雷达、红外雷达等侦察。

假目标示意图

目标雷达信号屏蔽:图片是大型龙勃透镜散射器应用设想,用中大型龙勃透镜的散射特征掩盖需要保护的目标特征,实现欺骗和诱导敌方雷达,保存真实目标,降低战场损失。比如:在舰船、战车、飞机等各种移动的目标安装龙勃透镜反射器,屏蔽雷达信号,使得真假目标混合,干扰雷达侦察,提升战场生存机率。

目标隐真示意图

诱导:小型导弹配备龙勃透镜后,可以模拟大型导弹雷达特性,能够干扰或是诱导敌方的反导装置启动,有效消耗敌方拦截导弹的数量,待敌方消耗完火力后进行精准打击。小型无人机配备透镜天线通过散射面模拟真实的战机信号,诱导敌方以为是我方战斗机,无人机配备透镜可以降低人员伤亡和武器装备损毁成本,保护我方真实战斗机的精准打击。

导弹诱导示意图

无人机诱导示意图

卫星通信及卫星跟踪:国内目前没有企业做龙勃透镜多波束卫星通信,结合龙勃透镜重量轻、多波束(多个卫星同时通信)、通信稳定、成本更低的特点,同时和多个卫星通信,避免不同卫星信号的来回切换,增强通信的稳定性,如图所示。可以打破国外对伺服电机的技术壁垒,和相控阵卫星天线对比,成本更低、扫描角度更宽,可以替代进口。

卫星通信及卫星跟踪示意图

浮标等导航领域:传统浮标没有雷达反射功能或是发射小,不能及时被船只发现,靠视觉发现不能适应恶劣天气。选用龙勃透镜反射器制成的浮标,外形和传统浮标一样,但是具备雷达反射功能,超视距被雷达发现,适应夜间或阴雨等恶劣天气使用,降低灾难发生。如图所示。   

浮标信标等导航领域

福顺天际经过多年技术攻关,龙勃透镜产品技术成熟稳定,可根据用户需求定制不同规格,可以实现生产直径达0.600米以上的更大尺寸的龙勃透镜。

基于龙勃透镜的应用非常广泛,无法一一列举。后续将会持续探索适用于各领域的龙勃透镜及其产品研制新方法、开发基于新型电磁材料的龙勃透镜、基于龙勃透镜的无源雷达散射器开发,形成系列化无源雷达对抗产品。

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