生物电磁学

将超表面概念集成到天线设计中引发了一项革命性的突破，在方向性、带宽、辐射方向图、极化和波束整形能力方面取得了前所未有的进步。最近有研究人员提出基于全金属超表面的双Fabry-Perot（FP）共振腔天线阵列，可以大大提高天线的性能。目录 双FP共振腔 FP共振腔的基本原理 参考资料 FPAs shown below👇*双FP共振腔PEC-PEC腔：由两个金属平行板形成，支持传统的电共振模式。PMC-PMC腔：可以通过金属针状超表面（metasurface）模拟PMC（理想磁导体）行为，支持磁共振模式。混合设计通过同时激发电和磁共振，可以显著扩展天线的工作带宽。用金属针超表面构造等效PMC边界，当针的高度与间距满足 λ/4 条件时，表面呈现高阻抗特性，即等效为PMC，从而新增磁共振通道。两个共振峰靠近叠加，拓宽带宽。 双腔耦合效应与传统FP天线两种共振模式叠加，使天线在工作频段范围内实现宽带工作。避免了传统FPRA的窄带限制，同时保持高增益和低交叉极化。 *FP共振腔的基本原理FP腔通常由两个平行的反射面构成，电磁波在腔内多次反射后形成驻波，从而产生共振效应。在传统设计中，FP腔的边界条件是理想电导体（PEC），其共振频率由腔体间距决定，遵循公式 f0 = nc/2d ，其中n 是模式数，c 是光速，d 是腔体间距。 FP共振腔天线（FPRA）利用FP腔的共振效应增强天线的方向性和增益。其典型结构包括：底部馈电层（如微带线或波导）；中间谐振腔（FP腔）；顶部部分反射面（如金属栅格或超表面）。FPRA 的主要特点：高方向性：FP腔的共振使电磁波能量集中辐射，形成窄波束。带宽受限：传统FPRA的带宽较窄，通常仅支持单一共振模式。参考文献 [1] B. Ferreira Gomes, A. U. Zaman, and J. R. Mejía-Salazar, “All-Metallic-Metasurface-Based Wideband Dual Fabry–Perot Resonance Antenna Array With High Directivity and Polarization Purity,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 73, no. 6, pp. 3692–3703, Jun. 2025, doi: 10.1109/TAP.2025.3537688. 来源：微波工程仿真