JPhysD编辑优选：基于人工表面等离激元模式调控的共口径天线
文章介绍
Bingyue Qu（屈冰玥）, Sen Yan（闫森）, Anxue Zhang（张安学）, Yongqiang Pang（庞永强） and Zhuo Xu（徐卓）
通讯作者：
- 闫森，西安交通大学电信学部
研究背景：
在无线通信领域，例如航空、航海、卫星通信、移动通讯等系统中，对天线系统的性能要求愈来愈高。同时，由于飞机、卫星、移动终端、天线基站的空间大小有限，对空间利用率有极高要求，故而极大约束可天线的重量及尺寸。若为了实现多种功能而安装多副天线，会产生空间不足、电磁耦合强等问题，故而迫切需要降低天线的尺寸、重量和成本，并在一个口径内实现多频段和多种辐射功能。因此，结构紧凑的共口径多频段多功能天线在现代无线通信系统中具有重要应用价值。
研究内容：
研究提出了一种基于贴片天线和SSPP模式调控设计共口径天线的方法。设计了一种3.1 GHz全向辐射、10.56 GHz端射辐射的共口径天线，为设计轻型的多功能无线通信系统中的共口径天线提供了一种有效的选择。
其中，SSPP结构采用鱼骨形式。在低频处，其偶模式（电流对称分布）电流形成驻波，可实现全向辐射特性；而在高频处，奇模式（电流不对称分布）电流形成行波，实现端射特性。
为了实现上述两种模式的电流分布，需对SSPP奇/偶模式对应的激发方式进行特殊设计。为便于共形，使用贴片天线对SSPP进行激发，贴片和SSPP作为整体辐射时激发偶模式SSPP；SSPP作为引向器时，被贴片近场感应电流耦合激发奇模式SSPP，分别达到全向辐射与端射辐射的效果。
通过仿真分析发现，当改变鱼骨结构单元的个数及地板尺寸时，可有效调节低频的谐振频率。改变贴片边长，可改变高频的谐振频率，而鱼骨结构自身的形状决定了高频引向特性，可用于增益的调节。这充分验证了本文提出设计方法的有效性和正确性。
图1 （a）天线结构图，（b）S11，（c）偶模式电流，（d）奇模式电流，（e）低频辐射方向图，（f）高频辐射方向图
作者介绍
闫森 教授
西安交通大学
- 2015年获比利时鲁汶大学电子工程博士学位。2016起任比利时FWO基金会研究员。2017年入选西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”，任教授。主要研究方向包括体域网、可穿戴天线、微波传感器、超材料、多功能天线等。发表学术论文160余篇。2019年获国际无线电联盟（URSI）青年科学家奖。
期刊介绍
- 2022年影响因子：3.4 Citescore：5.9
- Journal of Physics D: Applied Physics（JPhysD，《物理学报D：应用物理》）发表应用物理各领域的前沿研究和综述，具体包括：应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。