西安工业大学博士(西安工业大学博士导师)

随着现代无线通信技术的快速发展，智能化、小型化和高信道容量已成为通信设备的主要趋势。作为无线系统的核心部件，如何降低天线的截面高度是提高通信系统集成度的关键。近日，西安理工大学电子信息工程学院钟贤江博士与空军工程大学徐和秀教授、西安电子科技大学侯建强副教授合作，提出一种基于超表面的深折叠传输阵列天线设计方法结果发表于《电子与信息学报》。

《电子与信息学报》是由中国科学院航空航天研究所和国家自然科学基金委信息科学部共同主办的电子信息领域综合性学术期刊。已被众多主流数据库收录。主要报道领域包括：雷达技术、通信技术、信号与信息处理、定位与导航、电子对抗、电磁场理论与微波技术、计算机网络以及电子与信息科学相关的交叉学科等。

透射式阵列天线是将介质透镜和微带阵列天线的优点有机结合起来的一种新型高增益天线。在雷达探测、卫星通信等领域具有良好的应用前景。但传统透射式阵列天线的馈源通常放置在透射式阵列前方一定距离处，导致整个天线纵截面高度较大，难以与系统集成，因此其实际应用价值有限的。

（传统折叠发射阵列天线的工作原理）

基于超表面的超薄型折叠传输阵列天线工作机制

与传统的发射阵列天线相比，折叠发射阵列天线主要由馈源、下部副反射阵列和上部发射阵列组成。通过在上下阵列之间引入两次路径折叠，在一定程度上实现了天线剖面高度。的减少。

然而，目前现有的折叠式发射阵列天线的纵截面高度仅为传统发射阵列天线的1/3，其工作带宽非常有限。基于此，如何进一步提高折叠发射阵列天线的性能，如增加工作带宽、进一步降低纵向剖面高度等，仍然是一个亟待解决的研究问题。

为了解决现有折叠反射阵列天线截面高度仍然较大、工作带宽有限等问题，钟贤江等人提出了一种折叠反射阵列天线的设计方法。首先设计了集成透射反射超表面和反射线偏振旋转超表面，然后将这两种具有不同功能的超表面巧妙组合用于折叠传输阵列天线的设计。结果表明，该天线能够在宽频带内保持高增益辐射，同时实现超低剖面。

（一体化透射反射式超表面单元结构图）

(一体化透射反射超表面单元的反射系数和透射系数)

超表面是一种厚度远小于波长的新型平面人工电磁结构。由于它可以灵活高效地调节电磁波的幅度、相位、极化和传播模式，因此在高性能天线的设计中表现出了重要的潜在应用价值。近年来受到国内外相关学者的广泛关注。

（基于超表面的超薄型折叠传输阵列天线模型及实物）

为了进一步降低现有折叠式传输阵列天线的剖面高度，该所设计的一体化透反射超表面相当于折叠式传输阵列天线的上层传输阵列，可实现x轴的同极化镜面反射。-偏振波。y偏振波具有交叉偏振转换和透射聚焦功能；设计的反射式线偏振旋转超表面作为折叠传输阵列天线的下副反射器，可以将线偏振入射波转换为交叉偏振反射波。

（折叠发射阵列天线xoz平面和yoz平面不同频率下的辐射方向图）

在此基础上，将线极化馈电天线集成在上超表面上。入射波在上下超表面之间经过3次反射，最后穿过上传输阵列形成高增益光束。与传统发射阵列天线相比，本文设计的折叠发射阵列天线截面高度降低近3/4，同时在更宽的频段实现高增益，在现代雷达、卫星等领域具有广阔的应用前景和其他远程通信系统。潜在的应用价值。

钟贤江，1989年出生，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：天线与电磁兼容、人工电磁材料设计。

该工作得到国家自然科学基金（、）、陕西省自然科学基金（2020JZ-33、2020JQ-814）、陕西省大学科协青年拔尖人才推进计划（）和陕西省教育厅自然科学基金专项项目（21JK0683）等项目。

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文章素材来源：西安理工大学电子信息工程学院微信公众号、《电子信息学报》、《航天信息》微信公众号等。