专栏：高频极限下天线关键技术与发展 2026(6)
发刊词
毫米波、太赫兹等高频频段天线面临电磁损耗加剧、物理尺寸极小、结构耦合复杂、制造精度苛刻等严峻挑战。传统低频天线设计理论、工艺体系与测试手段已无法完全适配高频场景，高频极限下的天线技术，已成为支撑新一代信息技术发展的核心关键。本期专栏内容覆盖毫米波/太赫兹基础天线设计、大规模阵列天线技术、超材料/超表面智能天线、片上与封装集成天线、高频天线测试表征方法、 极端环境天线技术及工程应用。由衷感谢各位作者踊跃赐稿、审稿专家严谨把关，也感谢学报编辑部的统筹 筹备。期待本专栏能够搭建优质学术交流平台，推动思想碰撞与技术协同，助力 我国高频电子信息与太赫兹领域实现技术突破与产业升级，为科技自立自强贡献力量。
【专栏主编简介】
李瑜华，中国空间技术研究院西安分院高级工程师，《太赫兹科学与电子信息学报》第一、二届青年编委，《粉末冶金材料科学与工程》青年编委。中国机械工程学会高级会员，中国宇航学会高级会员。长期从事星载天线结构、太赫兹通信与深空探测技术等领域研究工作，主持参与多颗国家级卫星天线产品研制，攻克多项关键技术，系列成果处于国际先进水平。发表学术论文20余篇，其中以第一作者和通信作者发表SCI/EI检索论文10余 篇，授权国家发明专利8项。
文章列表
2026, 24(6):641-649.
DOI: 10.11805/TKYDA2026031
摘要:
太赫兹频段因其独特的频谱特性，在高分辨率汽车雷达、短程高数据速率通信、星际通信以及生物医学成像等领域展现出广阔的应用场景。天线作为太赫兹系统的关键收发部件，直接影响系统的作用距离和覆盖范围。当前太赫兹阵列天线的研究主要聚焦于增益效率提升、带宽拓展及波束扫描等方向。本文围绕太赫兹阵列天线的关键性能指标，梳理了其发展现状与面临的问题，探讨了宽带高增益天线、波束扫描天线、大规模MIMO阵列和片上集成天线等方向的研究进展，并介绍了基于最大功率传输效率法(MMPTE)的天线阵列设计方法及其在太赫兹天线设计中的独特优势，以期为太赫兹阵列天线的深入发展提供参考。
太赫兹频段因其独特的频谱特性，在高分辨率汽车雷达、短程高数据速率通信、星际通信以及生物医学成像等领域展现出广阔的应用场景。天线作为太赫兹系统的关键收发部件，直接影响系统的作用距离和覆盖范围。当前太赫兹阵列天线的研究主要聚焦于增益效率提升、带宽拓展及波束扫描等方向。本文围绕太赫兹阵列天线的关键性能指标，梳理了其发展现状与面临的问题，探讨了宽带高增益天线、波束扫描天线、大规模MIMO阵列和片上集成天线等方向的研究进展，并介绍了基于最大功率传输效率法(MMPTE)的天线阵列设计方法及其在太赫兹天线设计中的独特优势，以期为太赫兹阵列天线的深入发展提供参考。
2026, 24(6):650-656.
DOI: 10.11805/TKYDA2025247
摘要:
集成多个频段多个阵列(MBMA)的小型化共口径基站天线研发与设计已成为当下基站天线行业的主要研究方向，但在多频共口径基站天线小型化过程中，各个频段的辐射单元间距被极致压缩，频段间剧烈的电磁耦合导致了严重的方向图失真。对此，本文提出一种宽带散射抑制特性的低频共口径天线单元设计方法。在低频天线单元上加载开口谐振环结构，利用耦合在谐振环结构上高频散射电流流向相反的特性，降低了高频散射电流二次辐射对其辐射特性造成的干扰，从而削弱了对高频段方向图产生的影响。实测结果表明，所设计的低频天线单元在617~960 MHz频段具有良好的电路和辐射特性，实现了43.5%的阻抗带宽，频带内极化隔离优于25 dB，增益达到(8.0±0.5) dBi；同时，高频阵列方向图畸变得到了显著抑制。数据显示所设计天线在1 700~2 700 MHz频段具有良好的散射抑制效果，提升了小型化共口径双频基站天线的整体性能，在多频段多阵列天线设计中具有较高的应用价值。
集成多个频段多个阵列(MBMA)的小型化共口径基站天线研发与设计已成为当下基站天线行业的主要研究方向，但在多频共口径基站天线小型化过程中，各个频段的辐射单元间距被极致压缩，频段间剧烈的电磁耦合导致了严重的方向图失真。对此，本文提出一种宽带散射抑制特性的低频共口径天线单元设计方法。在低频天线单元上加载开口谐振环结构，利用耦合在谐振环结构上高频散射电流流向相反的特性，降低了高频散射电流二次辐射对其辐射特性造成的干扰，从而削弱了对高频段方向图产生的影响。实测结果表明，所设计的低频天线单元在617~960 MHz频段具有良好的电路和辐射特性，实现了43.5%的阻抗带宽，频带内极化隔离优于25 dB，增益达到(8.0±0.5) dBi；同时，高频阵列方向图畸变得到了显著抑制。数据显示所设计天线在1 700~2 700 MHz频段具有良好的散射抑制效果，提升了小型化共口径双频基站天线的整体性能，在多频段多阵列天线设计中具有较高的应用价值。
2026, 24(6):657-661.
DOI: 10.11805/TKYDA2025272
摘要:
为满足现代电子信息系统对探测、通信、导航、干扰等多样化无线电功能的集成化需求，本文设计了一款极宽带频带的单极子天线。该天线以一种环状单极子结构为基础，通过加载三角形结构并对其进行多次迭代和开槽处理，拓展天线的低频工作带宽。为改善迭代之后个别频点阻抗匹配的恶化，在微带线两侧加载一对倒L形寄生单元，同时在馈电结构末端开矩形槽。仿真结果表明，天线实现0.8~30 GHz的工作带宽，相对带宽约190%；天线峰值增益达8.5 dBi，全频带内增益均在0 dBi以上。该天线可显著减小多天线系统的复杂度，达到多功能一体化共用天线的效果。
为满足现代电子信息系统对探测、通信、导航、干扰等多样化无线电功能的集成化需求，本文设计了一款极宽带频带的单极子天线。该天线以一种环状单极子结构为基础，通过加载三角形结构并对其进行多次迭代和开槽处理，拓展天线的低频工作带宽。为改善迭代之后个别频点阻抗匹配的恶化，在微带线两侧加载一对倒L形寄生单元，同时在馈电结构末端开矩形槽。仿真结果表明，天线实现0.8~30 GHz的工作带宽，相对带宽约190%；天线峰值增益达8.5 dBi，全频带内增益均在0 dBi以上。该天线可显著减小多天线系统的复杂度，达到多功能一体化共用天线的效果。
2026, 24(6):662-667.
DOI: 10.11805/TKYDA2026003
摘要:
针对新一代无线通信系统的需求，提出一款宽带电磁超表面天线。设计了一种六边形元胞加感性枝节的组合结构的超表面充当天线的辐射体，其相比于四边形贴片元胞结构拥有更高的耦合电容、更长的电流路径，实现了宽带设计的目的。实际使用过程中，为使天线在面临复杂电磁环境下拥有高定向性，在天线的底部额外引入一片金属地。金属地与接地面之间填充聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫，并采用共面波导的馈电形式，减少了一层介质基板，使结构更简单，便于加工。最终天线的尺寸仅为48 mm×48 mm×15.1 mm(0.473λL×0.473λL×0.149λL，λL为最低工作频点的对应波长）。测试结果表明，该天线电压驻波比(VSWR)<2的阻抗带宽为41.1%(2.96~4.49 GHz)，工作频段内天线增益值介于4.5~7.3 dBi之间，且拥有良好的定向辐射特性。
针对新一代无线通信系统的需求，提出一款宽带电磁超表面天线。设计了一种六边形元胞加感性枝节的组合结构的超表面充当天线的辐射体，其相比于四边形贴片元胞结构拥有更高的耦合电容、更长的电流路径，实现了宽带设计的目的。实际使用过程中，为使天线在面临复杂电磁环境下拥有高定向性，在天线的底部额外引入一片金属地。金属地与接地面之间填充聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫，并采用共面波导的馈电形式，减少了一层介质基板，使结构更简单，便于加工。最终天线的尺寸仅为48 mm×48 mm×15.1 mm(0.473λL×0.473λL×0.149λL，λL为最低工作频点的对应波长）。测试结果表明，该天线电压驻波比(VSWR)<2的阻抗带宽为41.1%(2.96~4.49 GHz)，工作频段内天线增益值介于4.5~7.3 dBi之间，且拥有良好的定向辐射特性。
2026, 24(6):668-674.
DOI: 10.11805/TKYDA2025037
摘要:
基于瓦片式架构，设计了一种高集成度的Ku频段有源相控阵天线，可实现±70°波束扫描。该有源相控阵由微带贴片板式阵列天线、收发(T/R)组件、波束控制与馈电网络以及散热器等组成。其中T/R组件设计为瓦片式结构，每个通道均可同时预存接收支路和发射支路的幅相补偿码，相较于传统砖式T/R，可极大减小射频信号流向方向尺寸，同时实现128通道集成一体化，达到小型化、轻型化以及高可靠性特点。天线阵列采用三角布阵，相较于传统矩形布阵结构，天线阵列60°扫描时，增益可提高1 dB左右。该有源相控阵还具有剖面低、轻薄化、装配/拆卸简单等优点。
基于瓦片式架构，设计了一种高集成度的Ku频段有源相控阵天线，可实现±70°波束扫描。该有源相控阵由微带贴片板式阵列天线、收发(T/R)组件、波束控制与馈电网络以及散热器等组成。其中T/R组件设计为瓦片式结构，每个通道均可同时预存接收支路和发射支路的幅相补偿码，相较于传统砖式T/R，可极大减小射频信号流向方向尺寸，同时实现128通道集成一体化，达到小型化、轻型化以及高可靠性特点。天线阵列采用三角布阵，相较于传统矩形布阵结构，天线阵列60°扫描时，增益可提高1 dB左右。该有源相控阵还具有剖面低、轻薄化、装配/拆卸简单等优点。
