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用于Ka波段波束切换的塑料填充双极化透镜天线

DOI：10.1109/LAWP.2019.2939901 期刊：IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 本文提出了一种用于毫米波频段（27-30 GHz）宽角波束扫描和双极化工作的圆形透镜天线。该透镜由介质圆盘和两块平行板组成，通过线性调节垂直间距实现与平行板平行的极化方向相匹配的等效折射率分布。其目标折射分布采用伦伯透镜结构。平行板间距变化对垂直极化方向影响可忽略，因此选用介质材料使透镜圆形结构符合理论尺寸要求，从而为两种线极化提供扩展半球聚焦或准直功能。该透镜采用支持双极化的方形波导馈电，多个馈电波导可实现大角度范围内的波束切换。实测结果表明，所设计的透镜天线与仿真数据吻合良好，验证了该天线方案适用于5G技术（例如作为接入点天线）。该天线在两种极化方向上均实现±50°波束扫描范围，主波束增益主要维持在9-12 dBi区间，全频段内两种极化的反射系数基本低于-10 dB。
作者： Resti Montoya Moreno，Juha Ala-Laurinaho，Ville Viikari
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种圆形透镜天线，用于毫米波频段（27-30 GHz）的宽角波束扫描和双极化工作，以支持未来的5G技术。

研究成果

所提出的双极化圆形改进透镜天线在27-30 GHz频段内工作正常，整个频段的反射系数主要低于-10 dB，通过波束切换实现的波束扫描范围为±50°。实测增益在整个频段内主要高于9 dBi。该结构能在紧凑布局中实现双极化工作，有望应用于5G毫米波接入点和60 GHz Wi-Fi。

研究不足

由于需要大量连接器来测试所有梁在两个正交偏振下的情况，原型结构较为笨重。测量结果显示存在较大的旁瓣。对于大扫描角度，透镜的金属边缘会部分阻挡和衍射能量，从而减小波束扫描范围，并在对向产生旁瓣。

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