光/毫米波复合天线设计：5G通信的高效传输解决方案

本文主要探讨了一种用于点对点通信的自由空间光/毫米波（FSO/MMW）复合天线的设计方法。这种新型天线设计旨在解决5G通信中地面链接时，光学信号和毫米波信号的高效共口径复合传输问题。设计的核心是结合了传输线理论（TLT）和射线追踪混合算法（RTM），这是一种高效的方法，能够精确模拟包含有损介质的大尺寸电学特性，从而优化复合天线的性能。 复合天线的工作原理涉及到两个关键波段：光学波段在1550纳米，对应于红外区域，这是光纤通信的常用波长，而毫米波频率则设定为28 GHz，属于微波频段。复合天线的物理尺寸相当大，直径为200毫米，有效焦距达到816.86毫米，这使得它能够在自由空间中实现远距离的无线通信。 在光学性能方面，当对比度调制传递函数降低到0.7时，对应的最小空间频率为30 lp/mm，这表明了复合天线在光波传输中的高分辨率和抗干扰能力。而在毫米波部分，复合天线表现出强大的增益，达到了32.97 dBi，这意味着它可以提供显著的信号强度提升，同时其半功率宽度仅为3.29°，保证了信号的定向性和稳定性。 设计的关键技术是传输线理论-射线追踪混合算法，这种方法的优点在于它能够平衡理论分析的精确性和实际应用的效率。通过这种混合方法，设计者能够快速且准确地预测复合天线在实际通信环境中的性能，从而进行有效的优化设计。 这篇论文为我们提供了一种创新的天线设计策略，对于5G通信和其他无线通信系统来说，这种自由空间光/毫米波复合天线具有重要的应用价值，可以提高数据传输的速率、容量和可靠性，特别是在点对点的地面连接中，将极大提升通信的质量和效率。未来的研究可能会进一步探索如何在复杂环境中增强这种复合天线的鲁棒性，以及如何与其他无线技术无缝集成，以推动通信技术的前沿发展。