高クロス円偏波識別度を備えたKaバンド広帯域高利得円偏波アンテナアレイ

科学分野:

• 電磁気学と波動伝播
• アンテナ理論と設計
• マイクロ波工学

背景:

• ミリ波アンテナアレイは、パフォーマンスに影響を与える相互結合の課題に直面しています。
• 高度な通信システムでは、高いクロス円偏波識別度を備えた広帯域円偏波信号の達成が重要です。

研究 の 目的:

• Kaバンド広帯域円偏波アンテナアレイを、強化されたクロス円偏波識別度で提案および検証すること。
• 新しいデカップリング構造を通じて、ミリ波アンテナアレイにおける相互結合の問題を軽減すること。

主な方法:

• 基板集積空洞（SIC）磁電双極子素子の2x2順次回転（SR）アレイの設計。
• 精密な位相制御のためのダブルレイヤ基板集積導波路（SIW）SR給電ネットワークの実装。
• 素子結合を抑制するためのマルチレイヤ角形ループアレイデカップリング表面（ADS）の統合。

主要な成果:

• インピーダンス帯域幅30.33%（23.45-32.02 GHz）および軸比（AR）帯域幅35.52%（22.48-32.19 GHz）を達成しました。
• 動作帯域全体で30 dBを超えるクロス円偏波識別度（XPD）を示しました。
• ピークゲイン12.47 dBicを達成し、広い周波数範囲（25.95-33.14 GHz）で3 dB未満の変動を示しました。

結論:

• 提案されたアンテナアレイは、統合されたADSを使用して相互結合を効果的に抑制します。
• この設計は、高性能5Gミリ波通信システムに大きな可能性を提供します。
• アレイは、優れた広帯域、高XPD、および安定したゲイン特性を示します。