一种基于可调传输-反射开关型超透射天线的高效可重构双向阵天线
系统与控制
2025-05-14 v1 系统与控制
摘要
本文提出一种采用新型可调传输-反射开关型超透射天线(TRSM)的高效可重构双向阵天线，实现高效辐射和灵活的波束切换功能。为实现电磁波的传输或反射控制，引入了带有周期焊接PIN二极管的专用传输-反射开关层(TRSL)，置于两个传输型超透射层之间。通过开关控制嵌入的二极管，TRSL可分别表现为网格状接地层或偏振网格层，对入射波实现反射或透射特性。进一步地，将上述TRSM配置与微带馈射天线结合，实现双向辐射，工作频率和偏振相同。为进一步减少PIN二极管数量和控制复杂度，还研究了采用单个二极管控制两个单元单元的增强型TRSM，实现一半二极管数量的降低。由于双向波束切换仅通过控制地平面内集成的PIN二极管实现，而无需直接作用于辐射单元，从而降低插入损耗，避免相位量化误差，所提出的天线能够保持高效的孔径效率。为验证这一概念，设计、制造并测量了原型天线，成功实现了前向和后向辐射模式，峰值增益分别为22.3和22.1 dBi，孔径效率为47.2%和43.8%。反射和透射模式的3-dB增益带宽分别为13.7%和12.3%。该天线具有高增益、高孔径效率、简单结构、性价比高以及灵活的数字波束控制等优势。
引用
@article{arxiv.2505.08556,
title = {A High-Efficiency Reconfigurable Bidirectional Array Antenna Based on Transmit-Reflect Switchable Metasurface},
author = {Fan Qin and Jinyang Bi and Jiao Ma and Chao Gu and Hailin Zhang and Wenchi Cheng and Steven Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.08556},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 18 figures, published to TAP