5G/6G天线系统，进展！

第五代（5G）及未来第六代（6G）无线移动通信将在不同的有前景的使用场景和应用下提供服务，包括增强型移动宽带（eMBB）、高可靠性低延迟通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC） 具有严格的性能要求，例如更高的系统容量、低延迟、高可靠性、更高的频谱效率，以及面向完全连接的智能数字世界启用大规模物联网（mIoT）。天线是直接影响5G/6G系统性能的无线系统中的重要组件。天线设计需要新颖和创新的解决方案，以实现可靠的性能，并降低跨各种设备和平台的系统集成的复杂性和困难。IEEE通信杂志组织优秀论文介绍了5G和6G无线通信天线设计和应用的当前研发趋势和发现，并探讨将这些天线系统集成到未来网络中的各个方面。这些文章强调并为6G天线系统设计和开发的更多新颖研究打开了大门。

6G天线系统的一个有趣应用是在无人驾驶飞行器（UAV）和空间分段平台中使用发射阵列。无人机将在未来6G三维覆盖网络中发挥重要作用，该网络将连接空间、机载和地面网络。Pei-Yuan Qin、Li-Zhao Song和Y. Jay Guo的文章《用于无人机辅助6G网络的共形发射阵列》回顾了最近在毫米波和亚太赫兹频段的共形多波束和多源发射阵列的研究工作，讨论了设计复杂性（基于单层和多层的发射阵列）与增益、效率和多波束能力之间的折衷，重点介绍了包括实际集成、馈电和性能优化等在内的设计挑战，并提供了一些解决方案，展望了未来的研究方向。

此外，反射阵列（RAs）天线最近引起了很多研究兴趣。RA结合了反射器天线和相控阵的优点。它们的应用包括用于5G大规模多输入多输出（MIMO）和6G可重构智能表面（RIS）的天线系统。Qi Luo、Steven Gao、Wei Hu等的文章《使用无源演示器混合微带和透镜元件的低成本波束操控混合反射阵列的概念验证》提出了一项关于使用混合设计技术来减少波束扫描RA的移相器数量的概念验证研究，开发了一种扩展的半球形透镜天线，其馈源受反向阵列启发作为反射元件，混合设计技术将透镜元件与微带贴片元件混合以实现反射表面。

实现万物互联是6G的另一个最先进的应用，需要得到显著改进，为全息远程呈现、增强和虚拟现实以及无人驾驶等应用提供超可靠性和高数据速率。尽管毫米波频段（30-300 GHz）提供了所需的带宽，但仍然存在非常具有挑战性的传播条件，传统的共址多天线系统无法充分处理。Arno Moerman和Joris Van Kerrebrouck等人的文章《让6G信号无障碍：毫米波光纤分布式天线系统》提出了光学使能分布式天线系统（DAS）。作者提出了一种基于毫米波光纤的架构，该架构基于低复杂度高性能远程天线单元（RAU），以确保紧密同步和可扩展性。该系统架构可被用于分布式大规模MIMO系统和大型智能表面。此外，作者展示了一种毫米波光纤DAS，它在具有非视距条件的恶劣室内环境中可建立每秒数千兆位的毫米波通信，通过RAU选择提供高达24 Gb/s的无线数据速率，且通过利用分布式MIMO技术，具有最佳的链路质量和高达48 Gb/s的速度。

已发现基于轨道角动量（OAM）的多路复用可被用于在毫米波和太赫兹频段为5G和6G实现前所未有的超高速传输数据速率。Geng-Bo Wu、Ka Fai Chan和Kam Man Shum等的文章《用于5G及6G的毫米波和太赫兹OAM离散透镜天线》给出了一种新的分立透镜天线设计，以解决与OAM应用相关的两个主要开放挑战---OAM多路复用和OAM波的衍射问题，随后进行了成功的演示。此文还讨论了毫米波和太赫兹应用的天线制造工艺（采取标准PCB和增材制造）。

Oscar Quevedo-Teruel和Qingbi Liao等的文章《5G及6G的Geodesic透镜天线》介绍了最近发现的把Geodesic透镜用于5G/6G通信的高性能天线的机会。众所周知，毫米波频段需要定向天线。与传统的毫米波天线不同，此文讨论的Geodesic透镜无需介电材料即可实现，从而实现了采用全金属配置构建的非常高效的设备。在为5G/6G分配的高工作频率下，Geodesic透镜可以提供一个机会，通过多波束产生具有高方向性、高效率和空间分集的经济高效的天线解决方案。

卫星通信将在5G尤其是6G中发挥着重要作用，可在全球范围内实现可靠且真正无处不在的覆盖。处理卫星通信系统最关键的组件之一是相控阵天线。Zhi Ning Chen、Xianming Qing和Xinyi Tang等的文章《用于卫星通信的相控阵超材料天线》报告了相控阵天线中基于超材料的天线技术的最新发展。凭借超材料独特的电磁特性，所提出的超材料天线技术在天线单元小型化、阵列带宽增强、较低旁瓣水平的单元间互耦合抑制以及移相器数量的减少方面表现出优势。

汽车行业被认为是5G和6G单体规模最大的垂直领域。车联网（V2X）系统的前端需要一个天线模块，使车辆能够可靠地连接到所有其他网络。由于复杂的车载环境、隐藏天线解决方案的趋势、较长的仿真时间以及全向覆盖的需求，设计V2X天线具有挑战性。Kranti Kumar Katare、Irfan Mehmood Yousaf和Buon Kiong Lau《车联网服务中天线的挑战和解决方案》讨论了V2X服务中天线的挑战和解决方案。在为5.9 GHz的此类V2X应用设计天线时，应将整个3D环境包含在仿真模型中，而传统技术耗时且效率低下。作者开发了一种新方法来应对这一挑战，从而为更高效、更及时地为这些新兴应用设计天线打下了基础。

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