学术速览｜微波超天线技术的研究与发展

信息科学与技术已经深刻地改变了我们的社会和生活。随着计算机科学和超大规模集成电路技术的飞速发展，无线技术作为信息科学与技术的物理基础，在过去30年里得以蓬勃发展。由于固有的物理局限性，天线技术作为无线系统的关键技术之一，其创新正面临着严峻的挑战。同时，系统急需性能更强、功能更全面的新一代天线作为技术支撑。毫无疑问，作为一种硬件器件，天线的设计主要受制于制造电磁波（EMW）辐射器材料的电特性。而这类材料在辐射器周围时，会严重影响天线的辐射性能。自1887年赫兹在电磁波实验中首次使用金属天线以来，主流的辐射结构一直基于少数几种金属材料，而支撑材料主要为低电阻损耗的介电材料。金属和介电材料简单且有限的电特性支撑着天线的基本性能。

天线技术的发展一直局限于其基本的物理特性。人造结构（即超构材料）的发展具备了独特的电特性，对现有天线设计的性能改善和引入新的功能带来了机会。

新加坡国立大学电气与计算机工程系陈志宁首先简要介绍超构材料和超构表面的概念。以微波超透镜为例，详细介绍超构表面以及超构表面天线的设计。接着，简要概述微波超天线技术（即基于超构材料和超构表面的天线）的最新研究进展。最后，对微波超天线研究与开发的前景和重点课题进行展望。

与天然材料相比，快速发展的超构材料概念已充分展示其优异的特性。超构表面具有易于制造、易于组装、易于表征和成本低等优点。因此，在超天线创新中得到了越来越广泛的应用。超天线成功地弥补了超构材料物理概念与工程设计之间的鸿沟。在超天线的开发过程中，带宽、效率、容量和成本等关键工程问题已得到全面解决。除了超构材料和超构表面的研发之外，一些围绕超天线优化和合成的有效新方法，如特征模式方法和基于神经元网络的深度学习方法，在很大程度上进一步推动了超天线的研发。

该研究得到中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“复杂碳酸盐岩储层结构表征关键地球物理技术研究”（2021DJ3701） “海相碳酸盐岩有效储层形成与保持机理及分布预测研究”（2021DJ0503）的支持。相关研究成果以“微波超天线技术的研究与发展”为题发表于《中国舰船研究》，双语版已在JTP双语数据库平台上线。

—期刊介绍—

《中国舰船研究》创刊于2006年，是由中国船舶重工集团公司主管，中国舰船研究设计中心主办的船舶工业类期刊。该刊以登载舰船及相关专业新的理论方法、技术手段、设计概念及科技成果为已任，高举创新旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。

—关于JTP—

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