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空間多波束延遲網絡主要應用于光控相控陣天線內部的波束形成網絡，通過分組多抽頭延遲，使相控陣天線在空間形成多個空間波束。 該延遲網絡通過微波光子技術，在光域對微波信號進行高精度多路分組延遲及多路合成，通過光延遲技術克服了電延遲技術（同軸電纜延遲線、聲表面波延遲線、微波PIN二極管延遲線等）在延遲移相上存在的固有技術缺陷，可滿足高頻寬帶信號的延遲移相及空間波束形成需求。同時，該技術還可應用于其他需要實現(xiàn)射頻信號精確延遲及分配的系統(tǒng)當中。

（一）項目背景 本項目源自無線通信系統(tǒng)中多波束天線設計實際技術需求。多波束系統(tǒng)具有高角度選擇性，可以實現(xiàn)頻率復用，即同一個頻段在不同空間內得到重復利用，能夠大幅度提高信道容量。傳統(tǒng)相控陣天線系統(tǒng)中的移相器、衰減器成本高昂，能效較低，難以民用。常用替代方案有無源矩陣網絡陣列天線和拋物面天線系統(tǒng)。但陣列天線的饋電網絡隨著天線數(shù)量的增加會更加復雜，并帶來嚴重的損耗問題；而拋物面天線系統(tǒng)雖然性能優(yōu)良，但其體積相對較大、笨重，不利于集成。因此，提高多波束天線系統(tǒng)的效率、簡化結構、降低成本是迫切需要解決的關鍵科技問題。 （二）項目簡介 本項目提供一種用于無線通信系統(tǒng)中的多波束低造價超表面天線。當每個波束獨立工作時，通過切換波束實質上實現(xiàn)了波束掃描。雷達、衛(wèi)星通信、新一代移動通信都需要波束掃描或多波束天線提高通信容量和覆蓋靈活性。超表面具有調控電磁波的極化、傳播和空間分布的能力，將電磁超表面與天線設計相結合，有效避免了復雜網絡設計、成本較低、設計靈活。研究基于電磁超表面的高效率、低成本的多波束天線是解決上述問題的一個重要設計方向。 （三）關鍵技術 該項目利用超表面的靈活相位調控，實現(xiàn)多個波束的產生，涉及到的關鍵技術包括多波束天線以及渦旋波生成技術。 1.多波束技術。多波束天線具有高增益、低副瓣以及可在較寬范圍內波束掃描等優(yōu)點，廣泛應用于雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星通信以及 5G 通信等技術領域，在滿足輻射性能要求的同時還要考慮成本、可靠性、體積等因素。其中，多波束拋物面天線、多波束相控陣天線、多波束透鏡天線等應用最為廣泛。拋物面天線增益高、結構簡單，但往往體積笨重、波束一致性差、覆蓋范圍窄，波束掃描速度較慢；相控陣天線采用電子掃描的工作方式，具有較高的掃描精度和較快的掃描速度，然而大規(guī)模的有源相控陣制造成本高，難以大量應用；多波束透鏡天線具有頻帶寬、波束覆蓋范圍廣、結構簡單、成本低等優(yōu)點，基于電磁超表面的透射陣易于加工、剖面低，具有較為廣泛的應用。利用電磁超表面可以實現(xiàn)對電磁波波前相位的靈活調控，高增益多波束透射陣天線由 90°極化旋轉超表面單元組成，該超表面單元可以同時完成極化旋轉和相位補償。將 5 個線極化平面饋源以空間饋電形式安裝，5 個平面饋源分別獨立饋電可以形成 5 個不同指向的波束，從而完成波束掃描。該天線剖面較低，采用空饋技術使得饋電網絡簡單，整個天線質量輕，便于安裝，是無線通信系統(tǒng)中天線端可取的方案。 2.渦旋波生成技術。在微波射頻波段產生渦旋電磁波，常用方法通常為螺旋相位板、反射面和環(huán)形陣列天線，螺旋相位板成本高、體積大，產生渦旋波效率低，不利于遠距離傳輸；反射面容易設計、效率高，但加工較為困難且體積較大，限制了應用范圍；環(huán)形陣列天線可以調節(jié)陣元間相位差以產生精確的渦旋電磁波，是較為方便有效的方法之一，加工容易，成本較低，但饋電網絡設計較為復雜，不利于大規(guī)模推廣。 基于人工電磁表面的天線技術近年來發(fā)展迅速，超表面是由亞波長單元在特定平面或曲面通過周期排列構成，其厚度小于工作波長。超表面與傳統(tǒng)材料相比，其功能上的優(yōu)勢體現(xiàn)為可以對照射到其表面的電磁波傳播特性和反射特性進行靈活調控，即對透射波和反射波的幅度分布、相位分布、極化狀態(tài)的靈活控制，使波束在電磁表面上形成 exp(-jlφ)的相位分布，就可產生 OAM 渦旋電磁波束。由于每個電磁表面單元的相位都具有獨立調整的能力，因此設計自由度大，能產生模態(tài)純凈的 OAM 渦旋電磁波束，同時超表面天線的剖面通常很低，占用空間小，平面印刷結構也大幅降低結構設計的復雜性，同時由于不需要饋電網絡，也不存在饋電損耗，容易實現(xiàn)較高的口徑利用效率。

成果創(chuàng)新點 成果圖片： 主要技術創(chuàng)新路徑：高速三維容積成像，有重要原始 創(chuàng)新性； 關鍵技術指標：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 – 2400 nm； 傳感器陣元數(shù)目 1024； 單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 μm； 成像深度至 3-4 cm； 技術成熟度 關鍵技術研發(fā)階段 市場前景 研發(fā)的多排光聲斷層成像儀

主要技術創(chuàng)新路徑：高速三維容積成像，有重要原始創(chuàng)新性； 關鍵技術指標：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 –2400 nm； 傳感器陣元數(shù)目 1024；單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 µm；成像深度至 3-4 cm；

本發(fā)明公開了一種實現(xiàn) TD-LTE-Advanced 中多流波束賦形的方法，包括：從 TD-LTE-Advanced 基站的上行探測參考信號獲取 4×8的信道矩陣，將信道矩陣 A1進行分解，以得到兩個 4×4子信道矩陣，對每個子信道矩陣進行 Household 變換，以生成上Hessenberg 矩陣，對上 Hessenberg 矩陣 J(1)進行 Givens 旋轉，以將該矩陣 J(1)變換成對角矩陣，重復上述運算達至少 5 次，其中上一次計算得到的矩陣又會作為下一次計算中所使用的Hessenberg 矩陣，將得到的右乘 Household 變換矩陣和得到的右乘Givens 矩陣疊乘，以得到一個 4*4 的矩陣。利用最大比傳輸算法對生成的矩陣 V 的每一列進行加權處理，以生成最終的波束賦形權矢量。本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有 EBB 算法的不足，準確地計算多流波束賦形權矢量，并有效降低誤碼率。

本發(fā)明公開了一種定頻波束掃描漏波天線及其波束掃描方法，所述天線包括介質基板，分別位于該介質基板正反兩面的金屬條帶和金屬地板以及位于介質基板正面的若干變容二極管；金屬條帶包括一組弧形漸變微帶線結構和位于漸變微帶線結構之間的人工表面等離激元結構；人工表面等離激元結構包括與漸變微帶線結構連接的過渡段和位于過渡段之間的若干槽深周期變化的開槽單元；金屬條帶通過變容二極管和過孔與金屬地板連接。本發(fā)明通過對變容二極管容值的調整實現(xiàn)對平均表面阻抗的調制，且隨著電壓的改變能夠實現(xiàn)波束定頻掃描；另外本發(fā)明制造簡單、操作方便、容易集成，只需要一步光刻過程，不僅節(jié)省造價，而且避免了多層結構引發(fā)的加工誤差。

本發(fā)明公開了一種基于多波束相控陣聲納系統(tǒng)的三維聲納可視化處理方法，包括以下步驟：采集聲納數(shù)據(jù)，并通過網絡發(fā)送；通過網絡逐幀獲取聲納數(shù)據(jù)，將每一幀聲納數(shù)據(jù)對應的范圍圖像轉化為全局坐標系下的點云數(shù)據(jù)；對點云數(shù)據(jù)進行過濾，將過濾得到的點云數(shù)據(jù)連接成三角面片，并計算每個三角面片的法向量和頂點；將當前幀與前一幀進行配準，將配準后的當前幀和前一幀中的點云數(shù)據(jù)進行馬賽克化處理，然后利用遍歷交叉點算法將馬賽克化后的當前幀和前一幀的點云數(shù)據(jù)進行融合，并進行三維場景圖像模型點集的更新；依據(jù)融合后的點云數(shù)據(jù)的強度以及三角面片的法向量和頂點的法向量，生成三維場景圖像。本發(fā)明方法，速度快，精度高。

該項目以大規(guī)模集成電路液晶硅處理器作為核心器件以及基于其空間光波束智能開關功能設計建造了兩個準樣機實驗系統(tǒng)，其一是針對高性能計算機應用的高速集成光互連組件，其二是光通信網絡中使用的節(jié)點開關 ROADM（可重構光上下路復用器）。互連損耗~6dB、 串擾≤-36dB、 傳輸數(shù)據(jù)率 10Gbps、 高穩(wěn)定性、 高性價比。

光伏組件生產仿真實訓讓學員以車間技術人員的身份參與晶硅光伏組件的生產工作。學員按標準生產流程操作車間生產設備、檢測生產樣品以及了解生產車間的運作與問題返工流程。 一.1.1. 場景設計 場景由組件生產車間、材料準備區(qū)、固化房、分選檢測區(qū)組成。場景素材從多個真實工廠采集而來，高保真還原車間設備與生產流程 場景模型主要包括：流水線傳送帶、全自動玻璃吸附機、EVA自動鋪設機、串焊機、排列機、自動緩存機、EVA/TPT裁剪鋪設機、EL檢測儀、層壓機、全自動修邊機、翻轉檢查機、全自動裝框機、灌膠機、全自動固化房、絕緣檢測儀、組件IV分選檢測儀、電烙鐵。材料模型包括：鋼化玻璃、EVA、TPT、焊帶、156多晶太陽電池片、鋁合金邊框、玻璃膠、接線盒、助焊劑、MC4接頭等... 一.1.2. 互動設計 第一人稱視角控制主角場景漫游，學員可以在三維空間中自由活動和觀察場景中的物體。 主角走到生產線相關崗位內，出現(xiàn)信息提示，點擊彈出全息UI，動態(tài)圖文與人工智能語音相結合提示關鍵知識點 與車間工程師對話了解生產相關知識 學員可操作車間里的檢測設備，發(fā)現(xiàn)問題并進行問題組件返工。

光伏組件質量檢測仿真實訓讓學員在虛擬場景中學習根據(jù)IEC61215標準使用各種檢測設備對組件進行質量檢測，從而了解組件的關鍵技術參數(shù)以及發(fā)現(xiàn)組件典型缺陷。 一.1.1. 場景設計 根據(jù)IEC61215檢測標準要求設計18個檢測場景，包括： 1 組件外觀檢測實驗室 2 最大功率檢測實驗室 3 絕緣檢測實驗室 4 溫度系統(tǒng)檢測實驗室 5 標稱工作溫度檢測實驗室 6 STC和NOCT下的性能檢測實驗室 7 低輻照度下的性能檢測實驗室 8 室外曝曬試驗場 9 熱斑耐久試驗室 10 紫外線試驗室 11 熱循環(huán)實驗室 12 濕凍試驗室 13 濕熱試驗室 14 牽引力實驗室 15 濕漏電實驗室 16 機械載荷實驗室 17 冰雹撞擊實驗室 18 旁路二級管試驗室 場景模型主要包括：實驗室建筑場景、外觀檢測臺、156多晶光伏組件、組件箱、工作臺、電腦、組件支架、IV檢測儀、EL檢測儀、高低溫濕熱交變試驗箱、濕漏電流測試儀及噴淋試驗箱、鹽霧腐蝕儀、紫外老化試驗箱、機械載荷試驗機、旁路二極管熱性能試驗儀、落球沖擊測試裝置、環(huán)境檢測儀、室外環(huán)境監(jiān)測儀、直流電源、萬用表、光度計、數(shù)碼相機等...