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基于人工磁导体结构的一维5G毫米波宽角扫描阵列天线

马战刚 张卿 冯思润 赵鲁豫

马战刚, 张卿, 冯思润, 赵鲁豫. 基于人工磁导体结构的一维5G毫米波宽角扫描阵列天线[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250719
引用本文: 马战刚, 张卿, 冯思润, 赵鲁豫. 基于人工磁导体结构的一维5G毫米波宽角扫描阵列天线[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT250719
MA Zhangang, ZHANG Qing, FENG Sirun, ZHAO Luyu. A one-dimensional 5G millimeter-wave wide-angle Scanning Array Antenna Using AMC Structure[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250719
Citation: MA Zhangang, ZHANG Qing, FENG Sirun, ZHAO Luyu. A one-dimensional 5G millimeter-wave wide-angle Scanning Array Antenna Using AMC Structure[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT250719

基于人工磁导体结构的一维5G毫米波宽角扫描阵列天线

doi: 10.11999/JEIT250719 cstr: 32379.14.JEIT250719
详细信息
    作者简介:

    马战刚:男,硕士,研究员,主要研究方向为射频电路设计

    张卿:男,硕士生,主要研究方向为毫米波相控阵,相控阵的宽角扫描

    冯思润:男,硕士,工程师,主要研究方向为射频电路设计

    赵鲁豫:男,博士,教授,主要研究方向为多天线系统,天线阵列,天线测量

    通讯作者:

    赵鲁豫 lyzhao@ahu.edu.cn

  • 中图分类号: TN92

A one-dimensional 5G millimeter-wave wide-angle Scanning Array Antenna Using AMC Structure

  • 摘要: 随着5G毫米波技术的快速发展,对天线的高增益、宽波束覆盖和小尺寸提出了更高要求。该文基于人工磁导体(AMC)结构,设计了一种毫米波频段的具有大角域扫描能力的单极化一维阵列天线。通过利用AMC结构的同相反射特性,天线阵列在提升带宽和增益的同时,实现了显著的宽角扫描能力。天线单元采用单极化设计,通过堆叠式结构优化电流分布,改善了带宽和端口隔离度。阵列以4.6 mm(26 GHz时的0.4波长)间距组阵,加载AMC结构后,阵中天线单元的增益提升至5 dBi,且相邻单元的方形贴片参与辐射,进一步展宽了辐射方向图。仿真结果表明,天线阵列覆盖23.7~28 GHz频段,最大增益达13.8 dBi,在26 GHz时实现了±80°的宽角扫描性能。此外,加工测试验证了设计的可行性,实测结果与仿真吻合良好,隔离度优于$ - $15 dB。该文的创新点在于通过AMC结构优化天线单元的辐射特性,结合独特的阵列设计,实现了宽频带、高增益和宽角扫描的平衡,为5G毫米波终端天线的设计提供了新的思路。
  • 图  1  等距离均匀直线阵

    图  2  阵因子方向性系数关系图

    图  3  平面波的垂直入射

    图  4  AMC结构

    图  5  AMC结构的同相反射曲线

    图  6  天线阵列结构

    图  7  天线阵列效果图

    图  8  26 GHz阵中单元H面辐射方向图

    图  9  阵中天线单独作用下天线阵列的切面电场

    图  10  S参数仿真

    图  11  26GHz天线阵列波束扫描图

    图  12  天线阵列的三维扫描

    图  13  加载AMC结构前后阵列增益对比

    图  14  天线实物和测试环境

    图  15  SMPM接头到CPWG的损耗

    图  16  天线测试环境

    图  17  天线阵列 的测试结果

    表  1  AMC结构的阵列天线结构参数(mm)

    L1 L2 L3 L4 H1 H2 H3
    37.600 4.600 2.300 1.500 0.254 0.508 0.254
    D1 W1 W2 W3 W4 X1
    0.200 12.100 3.140 2.500 0.200 1.700
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-07-31
  • 修回日期:  2025-09-08
  • 网络出版日期:  2025-09-23

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