宽带透射阵设计及其近场研究

张岩/ZHANG Yan，赵超超/ZHAO Chaochao，贾田扬/JIA Tianyang

（1. 北京航空航天大学，中国北京 100191；2. 中国科学院空天信息创新研究院，中国北京 100094）

在传统设计方案中，电磁波的调控主要通过介质透镜来实现[1]。随着科技的发展，无线通信、航空航天等行业迫切需要具有高增益、宽频带、小重量等特性的天线，同时基于电磁超表面设计思路的反射阵天线和透射阵天线等概念被陆续提出。与反射阵不同，透射阵的馈源放置于辐射口径面的前侧，避免了馈源遮挡问题。1982年，R.MILNE[2]首次提出透射阵天线，随后透射阵的发展一直比较缓慢。1997年，香港中文大学的K.W.LAM 等[3]通过口径耦合微带贴片加载传输线的方式实现了360°相移的透射阵单元。2006年，M.R.CHAHARMIR等[4]采用多层十字形阵子单元分别设计了单频和双频的透射阵天线。这些均为透射阵的蓬勃发展奠定了坚实的基础。

透射阵的代表性设计方法有3 种：多层频率选择性表面、 接收机- 发射机结构、 极化转换结构。 H.NEMATOLLAHI 等[5]设计了一种3 层透射阵单元，可以实现360°相移。AN W.X.等[6]使用垂直放置的金属圆柱连接两个金属层，可以有效增大传输系数幅度和传输相移范围。然而，由于频率选择表面（FSS）单元的工作带宽具有局限性，整个透射阵的工作带宽十分狭窄。虽然我们可以通过增加层数来扩展带宽，但是随着层数的增加，天线的剖面和复杂度会大大增加。P.PADILLA等[7]提出了一种包括接收天线、微带传输线和辐射天线3个部分的透射阵结构，通过调节微带传输线的长度来实现相位调节。XIAO L.等[8]设计了一种基于紧耦合偶极子的宽带平面透射阵天线，该天线可以在9.5～16 GHz之间稳定工作。……