分段波导实现的夹持天线系统中的上行与下行通信

提出一种分段波导实现的夹持天线系统 (SWAN)，其中由多个短型介质波导段组成的分段波导用于通过部署在每个波导段上的夹持天线 (PA) 来辐射或接收信号。基于此体系结构，提出三种实际的运行协议：段选 (segment selection, SS)、段聚合 (segment aggregation, SA) 和段复用 (segment multiplexing, SM)。对于上行 SWAN 通信，每个波导段激活一个 PA，分段结构消除了天线之间的辐射相互作用，即一个 PA 捕获的信号可能通过同一波导上的其他 PA 再辐射。这导致了一个针对多 PA 夹持天线系统 (PASS) 的可分析且物理一致的上行信号模型，而这在使用单根长波导的传统 PASS 中尚未建立。基于此模型，提出 PA 放置算法以最大化上行信噪比 (SNR)。推导三种协议下收到 SNR 的闭式表达式，并分析其相对于段数的比例规律。证明分段体系结构降低了平均 PA 到用户距离和 PA 到进料距离，从而减轻了大尺度路径损耗和波导内传播损耗。这些结果扩展到下行 SWAN 通信，即每个波导段激活多个 PA，并提出在三种协议下最大化下行接收 SNR 的 PA 放置方法。数值结果表明：\romannumeral1) 在三种协议中，SM 实现性能最佳，随后是 SA，再其次是 SS；\romannumeral2) 在所有协议下，所提出的 SWAN 在上行和下行场景中均比使用单根长波导的传统 PASS 获得更高的 SNR。