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基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计
其他题名Dual Circularly Polarized Fabry-Perot Antenna with Metamaterial-based Corner Reflector for High Gain and High Aperture Efficiency
赵振宇1; 刘海文1; 陈智娇2; 董亮3; 常乐1; 高萌英1
发表期刊物理学报/ACTA PHYSICA SINICA
2022-02-20
卷号71期号:4
DOI10.7498/aps.71.20211914
分类号TN821.1
产权排序第3完成单位
收录类别SCI ; EI ; CSCD ; 核心
关键词超材料角反射面 Fabry-Perot天线 高增益 高口径效率 太阳射电望远镜
摘要

基于射线跟踪模型, 提出了一种超材料角反射面结构,实现了Fabry-Perot天线增益和口径效率的提升. 首先对基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线进行了理论推导和分析; 然后, 设计并分析了双圆极化馈源、基于超材料角反射面的Fabry-Perot天线及其性能; 最后, 对所提出的Fabry-Perot天线模型进行了制造和测试. 测试结果表明, 该天线的左圆极化增益和右圆极化增益分别为21.4dBi和21.3dBi. 相比馈源天线, 增益分别提高了16.4dB和16.3dB. 与传统Fabry-Perot天线相比, 所提出超材料角反射面同时充当了反射面和相位校正面, 实现了对Fabry-Perot天线边缘电磁波的有效调控. 所设计Fabry-Perot天线工作在2.8GHz频段, 具有高增益、高口径效率和低旁瓣的优点, 满足了太阳射电望远镜F107指数观测的需求.

其他摘要

Based on the ray-tracing model, a new method of achieving a high gain and high aperture efficiency Fabry-Perot antenna with metamaterial-based corner reflector is proposed. The proposed Fabry-Perot antenna is composed of a dual circularly polarized patch antenna feed and the metamaterial-based corner reflector. The metamaterial-based corner reflector consists of four phase correction metasurfaces and a partially reflective surface. First, theory and analysis of the Fabry-Perot antenna with metamaterial-based corner reflector are presented. Then, the performances of the dual circularly polarized antenna feed, the traditional Fabry-Perot antenna, and the Fabry-Perot antenna with metamaterial-based corner reflector are compared among each other and analyzed. Finally, the proposed Fabry-Perot antenna is fabricated and measured. The measured left-hand circular polarization (LHCP) gain and the measured right-hand circular polarization (RHCP) gain of the proposed Fabry-Perot antenna are 21.4 dBi and 21.3 dBi, respectively. Comparing with the antenna feed, the LHCP gain and RHCP gain of the proposed Fabry-Perot antenna are enhanced by 16.4 dB and 16.3 dB, respectively. Compared with the traditional Fabry-Perot antenna, the metamaterial-based corner reflector acts as both a reflection surface and a phase correction surface. It manipulates the propagation direction and phase of electromagnetic wave. The proposed Fabry-Perot antenna with high gain, high aperture efficiency and low sidelobe at 2.8 GHz paves the way for developing the solar radio telescope and conducting the observation.

资助项目国家自然科学基金[批准号:11941003] ; 国家自然科学基金重点项目[批准号:U1831201] ; 国家自然科学基金联合基金[批准号:U2031133] ; 国家重点研发项目[批准号:2017YFE0128200] ; 云南省应用基础研究计划面上项目[批准号:2019FB009]资助的课题
项目资助者国家自然科学基金[批准号:11941003] ; 国家自然科学基金重点项目[批准号:U1831201] ; 国家自然科学基金联合基金[批准号:U2031133] ; 国家重点研发项目[批准号:2017YFE0128200] ; 云南省应用基础研究计划面上项目[批准号:2019FB009]资助的课题
语种中文
学科领域物理学 ; 天文学 ; 射电天文学 ; 射电天文方法 ; 电子、通信与自动控制技术
文章类型Article
出版者CHINESE PHYSICAL SOC
出版地P O BOX 603, BEIJING 100080, PEOPLES R CHINA
ISSN1000-3290
URL查看原文
WOS记录号WOS:000766021300009
WOS研究方向Physics
WOS类目Physics, Multidisciplinary
CSCD记录号CSCD:7180365
EI入藏号20220911739486
EI主题词Metamaterials
EI分类号657.2 Extraterrestrial Physics and Stellar Phenomena - 701.1 Electricity: Basic Concepts and Phenomena - 711 Electromagnetic Waves - 716 Telecommunication ; Radar, Radio and Television - 716.3 Radio Systems and Equipment - 913.1 Production Engineering - 941.3 Optical Instruments - 951 Materials Science
引用统计
文献类型期刊论文
版本作者接受稿
条目标识符http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/24666
专题射电天文研究组
通讯作者刘海文
作者单位1.西安交通大学信息与通信工程学院;
2.北京邮电大学电子工程学院;
3.中国科学院云南天文台
推荐引用方式
GB/T 7714
赵振宇,刘海文,陈智娇,等. 基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计[J]. 物理学报/ACTA PHYSICA SINICA,2022,71(4).
APA 赵振宇,刘海文,陈智娇,董亮,常乐,&高萌英.(2022).基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计.物理学报/ACTA PHYSICA SINICA,71(4).
MLA 赵振宇,et al."基于超材料角反射面的高增益高效率双圆极化Fabry-Perot天线设计".物理学报/ACTA PHYSICA SINICA 71.4(2022).
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