中文引用格式： 趙晨含，劉利，韓國瑞，等. 基于多諧振單元的雙波束微帶反射陣列天線設計[J]. 電子技術應用，2025，51(12)：83-87.
英文引用格式： Zhao Chenhan，Liu Li，Han Guorui，et al. Design of dual-beam microstrip reflectarray antenna based on hybrid resonant elements[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(12)：83-87.
引言
微帶反射陣列天線作為一種新型的反射面天線，以其結構輕巧、高增益、空間饋電及優異的波束定向性能，正逐漸成為研究熱點。隨著現代通信技術的快速發展，通信需求日益復雜多樣化，微帶反射陣列天線也相應地朝著寬帶化、多頻帶化與波束靈活可控的方向發展。相較于傳統的單波束天線，多波束天線因其多方向輻射、波束覆蓋范圍廣泛和更大的系統容量，具有更加廣闊的應用前景。
近年來，學者們在多波束反射陣列天線的研究領域取得了諸多進展。例如，文獻[1]提出了一種基于陣列分區方法的多波束反射陣列天線方案，通過將陣列劃分為四個獨立的區域以實現多波束獨立反射。然而，這一方案的主要不足在于每個區域僅能利用部分饋源輻射能量，導致整體效率較低。為克服此類問題，研究人員進一步提出了多種優化設計方法。文獻[2]提出了一種基于多饋源可重構反射陣列的二維可操縱多波束天線；文獻[3]研究了利用單饋源生成并掃描多波束的反射陣列天線；文獻[4]則提出了一種基于惠更斯超表面的高增益多波束天線方案。
與此同時，編碼超表面技術的興起為電磁波的精準調控提供了新途徑。編碼超表面通過特定的單元編碼排列，可以靈活地控制電磁波的傳播方向、相位和幅度。例如，文獻[5]提出了一種基于編碼超表面的多波束切換天線，通過控制二極管狀態實現波束切換；文獻[6]設計了一款可對雙頻段相位進行獨立調控的小型化雙頻段微帶天線，實現了高增益多波束性能；文獻[7]則將編碼超表面技術與相位梯度設計相結合，實現了多波束的靈活定向輻射；文獻[8]更是通過耦合諧振器設計出動態編碼超表面，成功實現電磁波幅相的同步控制。借助編碼超表面設計反射陣列天線，不僅具備了堅實的理論基礎，還顯著提升了天線性能，并拓展了其功能與應用范圍，為無線通信和雷達系統的發展開辟了新的可能性。
本文提出一種基于多諧振結構的多波束微帶反射陣列天線，通過對傳統阿基米德螺旋線進行改進，實現了工作頻段內更加穩定的相位響應。同時，選用Vivaldi天線作為饋源，以進一步拓寬天線的工作帶寬。此外，利用編碼超表面的設計原理構建了反射陣列，并加工制作了天線樣品。實測結果表明，設計的天線-10 dB阻抗帶寬達到7.5%（9.56~10.31 GHz），在工作頻率處能夠實現良好的雙波束輻射特性，雙波束俯仰角為13.5°，3-dB波束寬度為9.7°，且峰值增益達到了13.0 dBi。
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作者信息：
趙晨含，劉利，韓國瑞，劉宇峰
（山西大學 物理電子工程學院，山西 太原 030006）
