西安工業(yè)大學(xué)博士(西安工業(yè)大學(xué)博士導(dǎo)師)

隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，智能化、小型化和高信道容量已成為通信設(shè)備的主要趨勢(shì)。作為無(wú)線系統(tǒng)的核心部件，如何降低天線的截面高度是提高通信系統(tǒng)集成度的關(guān)鍵。近日，西安理工大學(xué)電子信息工程學(xué)院鐘賢江博士與空軍工程大學(xué)徐和秀教授、西安電子科技大學(xué)侯建強(qiáng)副教授合作，提出一種基于超表面的深折疊傳輸陣列天線設(shè)計(jì)方法結(jié)果發(fā)表于《電子與信息學(xué)報(bào)》。

《電子與信息學(xué)報(bào)》是由中國(guó)科學(xué)院航空航天研究所和國(guó)家自然科學(xué)基金委信息科學(xué)部共同主辦的電子信息領(lǐng)域綜合性學(xué)術(shù)期刊。已被眾多主流數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要報(bào)道領(lǐng)域包括：雷達(dá)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)與信息處理、定位與導(dǎo)航、電子對(duì)抗、電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及電子與信息科學(xué)相關(guān)的交叉學(xué)科等。

透射式陣列天線是將介質(zhì)透鏡和微帶陣列天線的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種新型高增益天線。在雷達(dá)探測(cè)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但傳統(tǒng)透射式陣列天線的饋源通常放置在透射式陣列前方一定距離處，導(dǎo)致整個(gè)天線縱截面高度較大，難以與系統(tǒng)集成，因此其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有限的。

（傳統(tǒng)折疊發(fā)射陣列天線的工作原理）

基于超表面的超薄型折疊傳輸陣列天線工作機(jī)制

與傳統(tǒng)的發(fā)射陣列天線相比，折疊發(fā)射陣列天線主要由饋源、下部副反射陣列和上部發(fā)射陣列組成。通過(guò)在上下陣列之間引入兩次路徑折疊，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了天線剖面高度。的減少。

然而，目前現(xiàn)有的折疊式發(fā)射陣列天線的縱截面高度僅為傳統(tǒng)發(fā)射陣列天線的1/3，其工作帶寬非常有限?；诖耍绾芜M(jìn)一步提高折疊發(fā)射陣列天線的性能，如增加工作帶寬、進(jìn)一步降低縱向剖面高度等，仍然是一個(gè)亟待解決的研究問(wèn)題。

為了解決現(xiàn)有折疊反射陣列天線截面高度仍然較大、工作帶寬有限等問(wèn)題，鐘賢江等人提出了一種折疊反射陣列天線的設(shè)計(jì)方法。首先設(shè)計(jì)了集成透射反射超表面和反射線偏振旋轉(zhuǎn)超表面，然后將這兩種具有不同功能的超表面巧妙組合用于折疊傳輸陣列天線的設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，該天線能夠在寬頻帶內(nèi)保持高增益輻射，同時(shí)實(shí)現(xiàn)超低剖面。

（一體化透射反射式超表面單元結(jié)構(gòu)圖）

(一體化透射反射超表面單元的反射系數(shù)和透射系數(shù))

超表面是一種厚度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的新型平面人工電磁結(jié)構(gòu)。由于它可以靈活高效地調(diào)節(jié)電磁波的幅度、相位、極化和傳播模式，因此在高性能天線的設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出了重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。

（基于超表面的超薄型折疊傳輸陣列天線模型及實(shí)物）

為了進(jìn)一步降低現(xiàn)有折疊式傳輸陣列天線的剖面高度，該所設(shè)計(jì)的一體化透反射超表面相當(dāng)于折疊式傳輸陣列天線的上層傳輸陣列，可實(shí)現(xiàn)x軸的同極化鏡面反射。-偏振波。y偏振波具有交叉偏振轉(zhuǎn)換和透射聚焦功能；設(shè)計(jì)的反射式線偏振旋轉(zhuǎn)超表面作為折疊傳輸陣列天線的下副反射器，可以將線偏振入射波轉(zhuǎn)換為交叉偏振反射波。

（折疊發(fā)射陣列天線xoz平面和yoz平面不同頻率下的輻射方向圖）

在此基礎(chǔ)上，將線極化饋電天線集成在上超表面上。入射波在上下超表面之間經(jīng)過(guò)3次反射，最后穿過(guò)上傳輸陣列形成高增益光束。與傳統(tǒng)發(fā)射陣列天線相比，本文設(shè)計(jì)的折疊發(fā)射陣列天線截面高度降低近3/4，同時(shí)在更寬的頻段實(shí)現(xiàn)高增益，在現(xiàn)代雷達(dá)、衛(wèi)星等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和其他遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。潛在的應(yīng)用價(jià)值。

鐘賢江，1989年出生，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：天線與電磁兼容、人工電磁材料設(shè)計(jì)。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（、）、陜西省自然科學(xué)基金（2020JZ-33、2020JQ-814）、陜西省大學(xué)科協(xié)青年拔尖人才推進(jìn)計(jì)劃（）和陜西省教育廳自然科學(xué)基金專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目（21JK0683）等項(xiàng)目。

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