鲁森林在Sensors上发表双频反射面天线的研究成果

发布时间：2023-06-22 点击次数：

 团队博士生鲁森林在马超学长前期工作的基础上，对轻薄双频反射面设计进行了进一步研究探索。鲁森林博士针对具有大频率比的情况，通过面向不同频率的副反射面进行针对性的设计，提出了新型的双频轻薄反射面天线。相关成果以“Low-Profile Dual-Band Reflector Antenna for High-Frequency Applications”为题，在《Sensors》上发表。

  双频反射面天线具有低成本、高增益、高效率和高结构复用率等特点，故而引起了学术界和工业界的广泛关注。在以往的报道中，双频反射面的实现方式通常是采用双频喇叭馈源对主反射面进行照射。同时为了实现高效率的辐射，考虑到当主反射面锥削和截获效率最大化时，采用此类方案设计的双频反射面天线往往具有焦径比较大的缺陷，不利于实际的工程应用。前期，马超通过引入双频副反射面，采用双频馈源先对双频的副反射面进行照射，从而降低了天线的焦径比。然而，当两个频段相隔较远、中心频率比较大时，副反射面的移相单元不能同时在两个频段都实现所需要的相移范围，导致副反射面无法正常工作。因此，中心频率比的双频反射面设计难度大、实现手段非常有限。

图1 双频反射面结构示意图

  在此基础上，鲁森林博士对双频副反射面作了进一步研究，提出了分别优化设计不同频段的副反射面的新方法。在焦径比低至0.2的情况下，采用卡塞格伦方案设计高频的副反射面，并采用平面反射阵方案设计低频的副反射面（整体结构如图1所示），最终所设计的双频反射面在低频段实现了31.4dBi增益、59%的口径效率，同时在高频段实现了45dBi增益、44%的口径效率。相比已报道的同类天线，利用该方法所设计的双频反射面天线具有更低的剖面和更高的口径效率。

（a）                  （b）

图2 （a）低频段的增益和效率 （b）高频段的增益和效率

  文中的工作为实现低成本、高增益、低剖面的毫米波/太赫兹双频反射面天线提供了新的设计方案，有助于推动双频反射面天线的多功能化并扩展其应用场景。

  论文链接：https://www.mdpi.com/1424-8220/23/13/5781/pdf

2023年6月