毛浩陈在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters上发表关于相控阵边缘效应的研究成果

发布时间：2023-09-06 点击次数：

近日，团队硕士生毛浩陈在背腔贴片阵列天线的截断效应处理中取得最新研究进展，相关成果以“Edge Truncation Effect Suppression of Phased Cavity-Backed Stacked Patch Array”为题，在电磁辐射与散射领域权威期刊IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters发表，针对贴片天线阵列的截断效应抑制需求，对阵列边缘电流分布进行研究，并基于此在阵列两面采用不同的边缘结构，保证了大角度扫描情况下的边缘阵元匹配性能，为贴片阵列的截断效应处理提出了一种新方案。

有限阵列中的截断效应是不可避免的，其对于边缘阵元的性能影响较大。在之前研究中，通常采用哑元或者阻性加载的方式来抑制这种影响，但在大角度扫描情况下，阵列边缘单元驻波仍表现不佳，且阻性材料的引入也会降低阵列的辐射效率。在此背景下，毛浩陈根据背腔贴片天线电流分布，针对阵列E，H两面提出了各自的截断效应抑制措施。

图1 阵列E面和H面边缘单元处理方案

图2 阵列H面边缘单元壁电流分布

图2 阵列H面边缘单元壁电流分布

在该工作中，阵列E面边缘引入了PEC壁，通过感应的镜像电流来补偿E面阵列单元的电磁环境，从而抑制截断效应的影响。而阵列H面边缘通过挖槽处理，降低了背腔上分布的感应电流，改善了边缘阵元的驻波性能。经过处理后的阵列，其边缘单元驻波在双面60°扫描情况下均能保持在2.5以内，具有良好的匹配表现。此外，相较于原阵列以及加载哑源的阵列，该方案的天线阵列总效率在E面有2% - 7%的提升，在H面有10%的提升。

图3 在60°扫描情况下(a)边缘单元驻波 (b)阵列总效率

文中的工作提出了一种贴片天线截断效应处理的新方案，为具有相同电流分布的阵列截断效应处理提供了新的思路。

毛浩陈于2017年至2021年就读于电子科技大学物理学院，获得三次学业一等奖学金和校优秀毕业生，2021年保研至电子科学与工程学院跟随屈世伟教授学习，研究方向为宽带宽角平面扫描相控阵天线设计，至今获得研究生一等和二等奖学金以及校优秀研究生。

屈世伟教授小组

2023年9月6日