聚焦阵列天线优化设计：功率传输效率最大化

"本文介绍了聚焦阵列天线的优化设计方法，通过最大化收发天线之间的功率传输效率来实现聚焦效果。作者单龙和文舸一提出了一种理论，该理论中，聚焦阵列天线作为发射天线，而接收天线被置于聚焦位置作为测试天线。当传输效率达到峰值时，天线阵列呈现出最佳的聚焦特性。这种方法能够得到最佳的馈电网络布局，确保在聚焦区域内无旁瓣的高效能量传输。 文章设计并验证了3个不同聚焦距离的4×4微带阵列天线，以此来展示优化设计方法的有效性，并探讨了聚焦天线的基本属性。关键词包括聚焦天线、馈电网络、电场分布和方向图。" 详细说明： 聚焦阵列天线是一种特殊的天线系统，其工作原理是通过调整阵列中各个单元的相位和幅度，使得辐射能量集中在一个特定的方向上，形成一个高增益的主瓣，这个主瓣对应于天线的聚焦位置。在本研究中，作者提出了一种基于功率传输效率优化的设计策略，将发射天线设为聚焦阵列，接收天线置于期望的聚焦区域，通过最大化两者间的功率传输效率来优化阵列的性能。 优化过程的关键在于找到最佳的馈电网络布局，即调整每个单元天线的相位和幅度，以实现最大功率传输到接收天线。这种优化不仅提升了天线的聚焦能力，还能减少副瓣，即非聚焦方向的辐射能量，从而提高天线的定向性和选择性。 文章通过实施3个不同聚焦距离的4×4微带阵列天线设计实例，对提出的优化方法进行了实验验证。微带阵列天线是一种常见的平面天线结构，因其尺寸小、重量轻、易于集成而广泛应用于无线通信、雷达系统等领域。这些设计案例不仅验证了理论的有效性，也为理解聚焦天线在不同工作条件下的行为提供了实践依据。 此外，文中讨论了聚焦天线的一些基本性质，可能包括天线的增益、方向图形状、旁瓣水平、以及与工作频率的关系等。这些性质对于评估和设计实际应用中的聚焦阵列天线至关重要。 这篇论文为聚焦阵列天线的优化设计提供了一个新的理论框架，通过功率传输效率的优化，可以实现更高效、更精准的聚焦效果，这对于无线通信、遥感、雷达探测等领域的高性能天线设计具有重要的参考价值。