惠更斯电磁超构表面微波天线的研究进展(特邀文章)（英文） 被引量：7

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作者 陈志宁 刘炜 +2 位作者 李腾 林丰涵 江梅 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期239-255,共17页

惠更斯电磁超构表面脱胎于现代三维超构材料,是一种特殊的二维亚波长阵列结构.基于经典电磁学惠更斯等效原理,惠更斯电磁超构表面可以灵活地调控电磁波的传播和电磁场的分布,其独特的电磁特性给天线的创新带来了巨大的机遇.文章将综述... 惠更斯电磁超构表面脱胎于现代三维超构材料,是一种特殊的二维亚波长阵列结构.基于经典电磁学惠更斯等效原理,惠更斯电磁超构表面可以灵活地调控电磁波的传播和电磁场的分布,其独特的电磁特性给天线的创新带来了巨大的机遇.文章将综述惠更斯电磁超构表面在微波天线中的研究进展,简要介绍惠更斯超表面的基本概念和原理并总结其在微波天线设计中的应用,重点阐述三种惠更斯超构表面天线技术及其设计案例.最后,展望惠更斯超构表面在天线工程中的广阔应用前景. 展开更多

关键词 电磁超构表面 超构材料 惠更斯原理 色散特性分析 特征模分析 微波超构表面天线 低剖面宽带天线 超构表面透镜天线 多波束天线 波束控制 天线去耦合

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一种基于AOP模块相控阵的星载三模宽带圆极化天线

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作者 康湛毓 贺连星 +2 位作者 费冬亮 魏晓黎 梁广 《电子技术应用》 2024年第7期114-117,共4页

设计了一种应用于Ka频段星载相控阵的低成本、宽覆盖、高可靠性的圆极化天线阵元,该阵元通过BGA植球直接与射频前端实现互连,具有差损小、重量轻、成本低的特点,同时基于特征模分析,通过单层微带的超表面设计激励起三模圆极化辐射有效... 设计了一种应用于Ka频段星载相控阵的低成本、宽覆盖、高可靠性的圆极化天线阵元,该阵元通过BGA植球直接与射频前端实现互连,具有差损小、重量轻、成本低的特点,同时基于特征模分析,通过单层微带的超表面设计激励起三模圆极化辐射有效地拓展了带宽,克服常规单层微带天线带宽窄的缺点,降低太空高低温环境下天线分层失效的风险,解决现有星载毫米波相控阵阵元低剖面、宽带工作问题。以4个该阵元为一组2×2顺序旋组阵,进一步拓展了阵列天线的工作带宽和轴比带宽,实测了扫描±50°在28~31 GHz轴比小于3 dB,增益曲线随频率保持不变,非常适合在星载Ka频段通信系统应用。 展开更多

关键词 AOP技术 星载相控阵 宽带圆极化 特征模分析

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基于特征模分析的菱形宽带天线设计

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作者 计方正 姜兆能 +1 位作者 聂丽瑛 宣晓峰 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期502-507,共6页

文章通过特征模分析提出一种结构简单的菱形超表面天线,天线沿Y轴对称,由6个菱形贴片和2个修改过后的菱形贴片组成。修改过后的菱形天线增强所需水平方向的宽边辐射,减弱垂直方向的电流强度。电场耦合槽为馈电部分并且本身可以看作半波... 文章通过特征模分析提出一种结构简单的菱形超表面天线,天线沿Y轴对称,由6个菱形贴片和2个修改过后的菱形贴片组成。修改过后的菱形天线增强所需水平方向的宽边辐射,减弱垂直方向的电流强度。电场耦合槽为馈电部分并且本身可以看作半波缝隙天线引入新谐振点增加天线带宽;天线结构紧凑,尺寸仅为0.60λ_(0)×0.55λ_(0)(λ_(0)为中心频率对应的空间自由波长)。仿真结果表明,该天线频率在4.5~6.2 GHz范围内能够实现-10 dB带宽,相对带宽达到31.8%,高低频中心的谐振点分别为4.78、5.88 GHz。天线工作时的辐射性能良好,在方向图带宽内增益大于6 dB。 展开更多

关键词 特征模分析 超宽带 低剖面 微带天线 菱形贴片

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基于特征模分析的金属环宽带天线设计 被引量：2

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作者 沈飘飘 李梦洁 +2 位作者 肖如奇 杨国 吴文 《无线电工程》 北大核心 2023年第2期449-455,共7页

基于特征模理论分析方法,设计了一款加载分布电感的金属三角环宽带天线。该天线主要在金属三角环天线的基础上,加载分布电感将三角形环特定的2个模式的谐振频率靠近形成宽带。通过选择合适的馈电位置,采用同轴到微带过渡的结构激励出期... 基于特征模理论分析方法,设计了一款加载分布电感的金属三角环宽带天线。该天线主要在金属三角环天线的基础上,加载分布电感将三角形环特定的2个模式的谐振频率靠近形成宽带。通过选择合适的馈电位置,采用同轴到微带过渡的结构激励出期望的模式。仿真和测试结果一致,天线的阻抗带宽仿真结果和测试结果分别为57.4%(2.35~4.24 GHz)和51.1%(2.46~4.15 GHz)。同时,在整个阻抗带宽范围内具有较好的全向性和稳定的增益。 展开更多

关键词 特征模分析 天线 宽带天线 同轴馈电

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双频段体表/体外双模式可穿戴天线设计

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作者 沈飘飘 刘巾军 +2 位作者 肖如奇 杨国 齐世山 《无线电工程》 2024年第5期1255-1260,共6页

基于特征模理论分析方法,设计了一款2.45、5.8 GHz频段的体表/体外双模式可穿戴天线。在三角形的辐射贴片和接地面之间加载一段微带线,在2.45 GHz引入一个具有全向辐射特性的新模式,加上三角形贴片本身在5.8 GHz具有的定向辐射特性,组... 基于特征模理论分析方法,设计了一款2.45、5.8 GHz频段的体表/体外双模式可穿戴天线。在三角形的辐射贴片和接地面之间加载一段微带线,在2.45 GHz引入一个具有全向辐射特性的新模式,加上三角形贴片本身在5.8 GHz具有的定向辐射特性,组成了一个双频段双模式可穿戴天线。天线的仿真结果表明,在低频处实现全向辐射特性,阻抗带宽为1.6%(2.45~2.49 GHz),可用于体表通信模式;在高频处具有定向辐射特性,阻抗带宽为4.3%(5.67~5.92 GHz),可用于体外通信模式。 展开更多

关键词 可穿戴天线 特征模分析 体表通信 体外通信

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单频段体表/体外双模式可穿戴天线设计

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作者 沈飘飘 肖如奇 +2 位作者 刘巾军 杨国 齐世山 《电子技术应用》 2023年第9期14-20,共7页

设计了一款5.5 GHz频段基于超表面的宽带方向图分集天线,可应用于单频段体表/体外双通信模式。通过对超表面天线进行特征模分析,选择合适的定向和全向特征模式,修正超表面结构,抑制高次模,设计合适的馈电结构将其激励出来。最后仿真和... 设计了一款5.5 GHz频段基于超表面的宽带方向图分集天线,可应用于单频段体表/体外双通信模式。通过对超表面天线进行特征模分析,选择合适的定向和全向特征模式,修正超表面结构,抑制高次模,设计合适的馈电结构将其激励出来。最后仿真和测试的结果表明,端口1具有全向辐射特性,可用于体表通信模式;端口2具有定向辐射特性,可用于体外通信模式。天线两种模式的工作带宽为23.6%(4.98 GHz~6.25 GHz),带内隔离度高于30 dB。 展开更多

关键词 可穿戴天线 特征模分析 超表面 体表通信 体外通信

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毫米波宽带超表面MIMO天线

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作者 岑浩宇 隽月 常玉梅 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期41-44,共4页

本文设计了一款毫米波宽带超表面MIMO天线。基于特征模分析设计了宽带超表面天线单元,从而使其组成的MIMO天线具有宽带特性。为了改善天线的隔离度,在天线单元之间引入了金属化通孔以及隔离金属条带。天线整体仅使用了一层介质基板,通... 本文设计了一款毫米波宽带超表面MIMO天线。基于特征模分析设计了宽带超表面天线单元,从而使其组成的MIMO天线具有宽带特性。为了改善天线的隔离度,在天线单元之间引入了金属化通孔以及隔离金属条带。天线整体仅使用了一层介质基板,通过同轴探针进行馈电,结构简单且易于集成,具有低剖面的优点。仿真结果显示,在21.3~31GHz(37%)频段内,天线匹配良好,隔离度不低于20dB,并且带内最高可实现增益可达8.1dBi。 展开更多

关键词 毫米波 宽带 超表面 MIMO 特征模分析

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基于特征模分析的超表面天线小型化设计 被引量：3

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作者 张顺 杨雪松 《无线电工程》 北大核心 2022年第2期250-255,共6页

将超表面结构作为天线的辐射单元,可以降低天线剖面,拓展其带宽,并改善其辐射性能。特征模分析的方法可以用来揭示超表面天线的小型化机理并提供设计思路。基于此方法,设计了3个小型化的超表面天线,并进行了仿真验证。3个超表面天线的... 将超表面结构作为天线的辐射单元,可以降低天线剖面,拓展其带宽,并改善其辐射性能。特征模分析的方法可以用来揭示超表面天线的小型化机理并提供设计思路。基于此方法,设计了3个小型化的超表面天线,并进行了仿真验证。3个超表面天线的辐射单元尺寸分别减小到0.53λ_(0)×0.51λ_(0),0.50λ_(0)×0.49λ_(0)和0.35λ_(0)×0.29λ_(0),与4×4方形贴片单元构成的超表面天线相比,尺寸均缩减了20%以上,实现了超表面天线的小型化。 展开更多

关键词 天线 特征模分析 超表面 小型化

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特征模分析在电磁场与微波技术教学中的应用 被引量：1

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作者 刘双兵 《上饶师范学院学报》 2022年第3期20-27,共8页

为贯彻“两性一度”理念,创建一流本科课程,可以将特征模分析引入电磁场与微波技术课程教学中。一方面,特征模理论立足于电磁场基本方程,结合矩量法求解金属导体电磁问题;另一方面,特征模分析从本质上解释天线的辐射机制,为天线设计提... 为贯彻“两性一度”理念,创建一流本科课程,可以将特征模分析引入电磁场与微波技术课程教学中。一方面,特征模理论立足于电磁场基本方程,结合矩量法求解金属导体电磁问题;另一方面,特征模分析从本质上解释天线的辐射机制,为天线设计提供精确的指导。在阐述特征模理论的基础上,通过圆极化贴片天线设计案例详细阐释了基于特征模分析的圆极化天线研究方法,阐明了特征模分析在电磁场与微波技术课程教学中的应用性。特征模分析既是电磁基本理论的深化,又为天线设计这一工程问题提供实践与创新思路,能有力支撑课程的高阶性、创新性和挑战度。 展开更多

关键词 特征模分析 电磁理论 天线设计 一流课程

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基于支节容性加载的小型化低剖面超表面天线 被引量：1

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作者 隽月 车文荃 杨琬琛 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2019年第1期23-29,共7页

本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面... 本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析(CMA)解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 d B阻抗带宽为21. 7%,并在工作频带内保持6 d Bi的辐射增益. 展开更多

关键词 超表面 小型化天线 容性加载 特征模分析

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基于人工磁导体的超宽带高增益天线设计

11

作者 梁伟龙 李龙 +1 位作者 巫钊 黄艳虎 《无线互联科技》 2022年第15期121-124,共4页

随着无线通信环境的日益复杂,为了提高天线抗干扰能力,满足现代无线通信的大容量、宽带化和高增益的要求,文章提出了一款基于人工磁导体的宽带高增益天线。该天线采用共面微带线设计,辐射体为梯形贴片,其渐变的结构有利于获得较宽的阻... 随着无线通信环境的日益复杂,为了提高天线抗干扰能力,满足现代无线通信的大容量、宽带化和高增益的要求,文章提出了一款基于人工磁导体的宽带高增益天线。该天线采用共面微带线设计,辐射体为梯形贴片,其渐变的结构有利于获得较宽的阻抗带宽。同时,天线在背向引入宽带人工磁导体(AMC)作为反射板以实现定向辐射,并在辐射方向上辅以寄生超表面单元,进一步改善天线阻抗匹配,抑制表面波损耗。最终,天线实现了超宽带化和高增益。仿真结果显示,天线工作带宽达到94.8%,可以满足移动通信、无线通信以及卫星通信要求。此外,天线在工作带宽内平均峰值增益达到9.5 dBi。 展开更多

关键词 人工磁导体 超宽带 高增益 特征模分析

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基于特征模分析的宽带超表面天线设计

12

作者 李治 马润波 韩丽萍 《测试技术学报》 2021年第6期539-543,共5页

本文设计了一种基于特征模分析的宽带超表面天线.采用特征模理论分析方法,设计了具有良好辐射性能的宽带超表面结构.超表面由4×4正方形贴片组成,角落贴片分裂为3×3子阵,边缘贴片分裂为4×4子阵.采用缝隙耦合方式激励超表... 本文设计了一种基于特征模分析的宽带超表面天线.采用特征模理论分析方法,设计了具有良好辐射性能的宽带超表面结构.超表面由4×4正方形贴片组成,角落贴片分裂为3×3子阵,边缘贴片分裂为4×4子阵.采用缝隙耦合方式激励超表面,通过组合超表面的谐振模式和缝隙天线的谐振模式实现了宽频带性能.测量结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为5.5 GHz~9.5 GHz,峰值增益为10.8 dBi,在整个工作频段具有良好的辐射方向图. 展开更多

关键词 特征模分析 宽带 超表面天线 特征电流 辐射模式

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基于特征模分析的1-bit转极化反射超表面阵列设计 被引量：4

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作者 王瑞 孙精文 李腾 《无线电工程》 北大核心 2022年第2期256-262,共7页

基于特征模理论分析了反射超表面单元模式特性和散射参数的关系,提出了一种仅需2个开关结构同时实现1-bit相位调控和转极化的单元结构,仿真分析表明单元工作带宽在26~33 GHz,并基于此设计了工作在Ka波段的波束倾角为0°和60°的... 基于特征模理论分析了反射超表面单元模式特性和散射参数的关系,提出了一种仅需2个开关结构同时实现1-bit相位调控和转极化的单元结构,仿真分析表明单元工作带宽在26~33 GHz,并基于此设计了工作在Ka波段的波束倾角为0°和60°的1-bit转极化反射阵列。测试结果表明阵列可工作在27~33 GHz,最大增益分别为25.1,22.0 dBi,天线口径效率分别为12.5%和12.2%。该反射超表面单元结构简单,有效减少了开关数量,在低成本电扫反射阵列的应用中具有极大潜力。 展开更多

关键词 特征模分析理论 电磁超表面 反射阵列 波束扫描 转极化 编码波束赋形

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一种快速有限周期阵列特征模分析法

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作者 张合情 杜平 郭涛 《微波学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期42-45,52,共5页

周期特征模分析(PCMA)方法是一种有限周期阵列特征模分析数值算法。该方法使用特征向量在每个阵元上定义若干组全域基函数,然后基于全域基函数得到一个压缩广义特征值方程。利用该方程可实现该阵列的特征模分析。与传统方法相比,该方法... 周期特征模分析(PCMA)方法是一种有限周期阵列特征模分析数值算法。该方法使用特征向量在每个阵元上定义若干组全域基函数,然后基于全域基函数得到一个压缩广义特征值方程。利用该方程可实现该阵列的特征模分析。与传统方法相比,该方法未知数量显著减少,节省了存储成本和求解时间。然而,广义特征值方程中的矩阵元素计算涉及二重面积分,非常耗时。文章采用等效偶极矩法计算矩阵元素,避免了二重面积分运算,从而节省了计算时间。数值结果表明新方法的结果与PCMA法以及传统分析法结果吻合很好,验证了所提方法的精度。同时,该方法显著降低了求解时间。 展开更多

关键词 有限周期阵列 特征模理论 周期特征模分析法 等效偶极矩法

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