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一种Ka波段3D打印宽带阶梯波导馈电磁电偶极子天线阵列

DOI：10.1109/tap.2019.2950868 期刊：IEEE Transactions on Antennas and Propagation 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 基于三维（3D）打印技术，提出了一种具有低剖面金属结构的新型毫米波孔径耦合磁电（ME）偶极子天线。该天线实现了53.7%的阻抗带宽、高达10.8 dBi的增益以及交叉极化低于-38 dB的稳定单向辐射方向图，并详细研究了其工作机理与设计过程。为拓展毫米波全企业H面空气填充波导馈电网络的带宽，进而研究了一种尺寸紧凑的宽带H面阶梯波导T型接头，其反射系数小于-20 dB时带宽约为50%。通过将所述辐射单元与馈电网络结合，设计、打印并测试了Ka波段8×8 ME偶极子阵列。实验获得31%的扩展带宽、交叉极化低于-35 dB的对称辐射方向图，以及25.5至28.5 dBi变化的增益。该设计展示了利用3D打印技术提升毫米波天线阵列工作特性的优势，对新兴宽带毫米波无线应用具有重要价值。
作者： Yujian Li，Lei Ge，Junhong Wang，Bo Ai，Meie Chen，Zhan Zhang，Zheng Li
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

本工作的目的是在不增加充气阵列几何结构的复杂性或阵列体积的前提下，提升毫米波高增益阵列的带宽特性。

研究成果

所提出的高增益宽带磁电偶极子天线阵列采用充气阶梯波导馈电网络进行馈电，展现出良好的工作性能和可印刷的紧凑结构，使其在毫米波宽带无线通信领域极具应用前景。该设计实现了31%的阻抗带宽、高达28.5 dBi的增益、交叉极化低于-35 dB的稳定单向辐射方向图，以及接近90%的辐射效率。

研究不足

3D打印工艺的制造公差会轻微影响孔径场分布，从而导致旁瓣出现差异。馈电网络在约40GHz附近相对较高的反射系数限制了阻抗带宽。

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