基于双极化解耦超表面的线转圆极化反射阵列天线设计

基于极化结构分离的方法,提出了一种新型双极化宽带解耦超表面单元,2种极化的单元可在25~35 GHz实现相位独立连续调控特性。基于此设计了工作在Ka波段偏馈线极化转圆极化反射阵列天线,测试结果表明,阵列可工作在27~34 GHz,最大增益与口径效率分别为30.7 dBic和46.91%,3 dB轴比带宽为23.47%。该双极化解耦反射超表面单元结构简单、工作带宽较宽、口径效率高且副瓣电平在-22 dB以下,在低成本超表面反射阵列的应用中具有极大潜力。提出的双极化解耦方法在目前低成本超表面应用中具有一定的指导价值。

Ka波段圆极化折叠反射阵列天线设计与优化

基于1/2折叠反射超表面的原理,进一步研究了1/n的折叠反射超表面设计方法和性能优化步骤,目标是设计一种可以兼顾阵列效率和剖面高度的圆极化阵列。折叠阵列架构采用1层极化反射单元,1层圆极化透射层和圆极化馈源。研究了一种右旋圆极化超表面单元,仿真结果表明,在25~35 GHz,该单元具有良好的极化选择特性。设计了一种转极化反射单元,仿真结果显示在25~35 GHz,该单元具有良好的转极化特性。提出并研究了1/n的折叠超反射表面的相位计算方法,通过仿真对天线阵列性能进行优化。为了验证提出的方法,对一款剖面高度比阵列口径为0.287的31×31圆极化折叠阵列进行了仿真和测试,测试结果与仿真结果较为一致。测试结果表明,设计的圆极化折叠阵列具有36.1%的口径效率,3.6%的1 dB增益带宽,11.4%的3 dB增益带宽和16.6%的3 dB轴比带宽。提出的方法很好地平衡了天线效率与天线剖面,为高性能折叠阵列设计提供了一种新的研究思路。