用于E波段回传系统中被动波束稳定的重力驱动双轴馈入机制及间隙波导

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Gravity-Driven Dual-Axis Feed Mechanism with Gap Waveguide for Passive Beam Stabilization in E-Band Backhaul Systems

　　

摘要：

为了支持未来6G和密集网络部署所需的高数据速率和低延迟E波段无线回传，本文提出了一种超高频（UHG）双极化抛物面反射器天线系统。该系统采用基于间隙波导技术的二维（2D）可移动馈源，实现了自动波束指向控制，即使在强风或振动导致反射器摆动时也能稳定波束方向。UHG抛物面反射器具有优异的增益，但其极窄的波束宽度使其容易受到风和振动引起的波束偏移影响。为了解决这一问题，本文提出了一种机械可动馈源结构，能够在±2.5°范围内实现自动动态波束对准，同时无需昂贵的基于高频电机伺服的波束控制系统。机械分析和实验验证表明，该馈源在二维平台上能够平稳地低摩擦运动；电磁评估也证明了其双极化性能的稳定性，证明了该系统在E波段回传应用中的可行性和可靠性。此外，本文还引入了一种重力驱动的被动波束稳定机制，通过质量位移和弹簧耦合，馈源位置能够实时响应桅杆倾斜，从而保持波束的对准。理论分析和原型验证表明，该系统提供了一种紧凑、无需能耗且机械强度高的波束对准方案，特别适合动态平台上的通信和传感应用。