引言

微帶反射陣列天線(xiàn)作為一種新型的反射面天線(xiàn)，以其結(jié)構(gòu)輕巧、高增益、空間饋電及優(yōu)異的波束定向性能，正逐漸成為研究熱點(diǎn)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信需求日益復(fù)雜多樣化，微帶反射陣列天線(xiàn)也相應(yīng)地朝著寬帶化、多頻帶化與波束靈活可控的方向發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的單波束天線(xiàn)，多波束天線(xiàn)因其多方向輻射、波束覆蓋范圍廣泛和更大的系統(tǒng)容量，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，學(xué)者們?cè)诙嗖ㄊ瓷潢嚵刑炀€(xiàn)的研究領(lǐng)域取得了諸多進(jìn)展。例如，文獻(xiàn)[1]提出了一種基于陣列分區(qū)方法的多波束反射陣列天線(xiàn)方案，通過(guò)將陣列劃分為四個(gè)獨(dú)立的區(qū)域以實(shí)現(xiàn)多波束獨(dú)立反射。然而，這一方案的主要不足在于每個(gè)區(qū)域僅能利用部分饋源輻射能量，導(dǎo)致整體效率較低。為克服此類(lèi)問(wèn)題，研究人員進(jìn)一步提出了多種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[2]提出了一種基于多饋源可重構(gòu)反射陣列的二維可操縱多波束天線(xiàn)；文獻(xiàn)[3]研究了利用單饋源生成并掃描多波束的反射陣列天線(xiàn)；文獻(xiàn)[4]則提出了一種基于惠更斯超表面的高增益多波束天線(xiàn)方案。

與此同時(shí)，編碼超表面技術(shù)的興起為電磁波的精準(zhǔn)調(diào)控提供了新途徑。編碼超表面通過(guò)特定的單元編碼排列，可以靈活地控制電磁波的傳播方向、相位和幅度。例如，文獻(xiàn)[5]提出了一種基于編碼超表面的多波束切換天線(xiàn)，通過(guò)控制二極管狀態(tài)實(shí)現(xiàn)波束切換；文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了一款可對(duì)雙頻段相位進(jìn)行獨(dú)立調(diào)控的小型化雙頻段微帶天線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了高增益多波束性能；文獻(xiàn)[7]則將編碼超表面技術(shù)與相位梯度設(shè)計(jì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多波束的靈活定向輻射；文獻(xiàn)[8]更是通過(guò)耦合諧振器設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)編碼超表面，成功實(shí)現(xiàn)電磁波幅相的同步控制。借助編碼超表面設(shè)計(jì)反射陣列天線(xiàn)，不僅具備了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，還顯著提升了天線(xiàn)性能，并拓展了其功能與應(yīng)用范圍，為無(wú)線(xiàn)通信和雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)辟了新的可能性。

本文提出一種基于多諧振結(jié)構(gòu)的多波束微帶反射陣列天線(xiàn)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)阿基米德螺旋線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了工作頻段內(nèi)更加穩(wěn)定的相位響應(yīng)。同時(shí)，選用Vivaldi天線(xiàn)作為饋源，以進(jìn)一步拓寬天線(xiàn)的工作帶寬。此外，利用編碼超表面的設(shè)計(jì)原理構(gòu)建了反射陣列，并加工制作了天線(xiàn)樣品。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的天線(xiàn)-10 dB阻抗帶寬達(dá)到7.5%（9.56~10.31 GHz），在工作頻率處能夠?qū)崿F(xiàn)良好的雙波束輻射特性，雙波束俯仰角為13.5°，3-dB波束寬度為9.7°，且峰值增益達(dá)到了13.0 dBi。

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作者信息：

趙晨含，劉利，韓國(guó)瑞，劉宇峰

（山西大學(xué) 物理電子工程學(xué)院，山西 太原 030006）