EuCAP 2024特刊：天线与传播前沿研究及其在微波技术中的创新应用

《International Journal of Microwave and Wireless Technologies》：European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2024) special issue

本特刊聚焦于第18届欧洲天线与传播会议（EuCAP 2024）的精选论文，旨在展示天线设计、传播机理及微波技术领域的最新进展。研究人员针对毫米波通信、宽带阵列及准光学系统等关键问题展开深入探讨，提出了创新性的解决方案，显著提升了天线性能与系统集成度。这些成果为下一代无线通信、卫星应用及物联网技术的发展奠定了重要理论基础与技术支撑。

　　

在当今无线通信技术飞速发展的时代，天线与传播领域的研究正面临着前所未有的机遇与挑战。随着5G技术的全面商用和6G研究的启动，对天线性能的要求日益苛刻，尤其是在毫米波频段、宽带覆盖以及高集成度方面。传统的天线设计方法已难以满足未来通信系统对高速率、低延迟和大容量的需求。同时，在卫星通信、物联网（IoT）以及航空航天等应用场景中，天线还需要具备高可靠性、小型化和低功耗等特性。这些挑战促使全球研究人员不断探索新的理论、材料和技术，以突破现有技术的瓶颈。

欧洲天线与传播会议（EuCAP）作为该领域的旗舰会议，每年汇集了来自世界顶尖研究机构的专家学者，展示他们在天线与传播领域的最新研究成果。2024年3月在英国格拉斯哥举办的第18届EuCAP会议，共收到了828篇投稿，涵盖了从天线的理论基础到实际应用的各个方面。这些论文经过严格的同行评审，最终精选出一批高质量的研究成果，形成本期《International Journal of Microwave and Wireless Technologies》的特刊。本期特刊由密歇根州立大学的Mauro Ettorre教授和赫瑞瓦特大学的George Goussetis教授共同客座编辑，旨在为微波技术领域的研究人员和工程师提供前沿的学术参考和技术指导。

为了深入探讨天线与传播领域的关键问题，研究人员在本期特刊中采用了多种先进的技术方法。这些方法包括对准光学系统（quasi-optical systems）的理论分析与设计，利用周期性结构（periodic structures）实现天线的性能优化，以及通过宽带阵列（wideband arrays）技术扩展天线的工作频带。在毫米波天线（millimeter-wave antennas）的设计中，研究人员重点研究了局部波（localized waves）的生成与控制，以实现更高效的信号传输。此外，卫星应用中的微波和天线子系统也是本期特刊的重点关注方向，相关研究涉及了天线的小型化、高增益和抗干扰能力等方面的创新。

在周期性结构的天线设计研究中，研究人员通过理论分析和数值仿真，探讨了如何利用周期性结构实现天线的频率选择特性和波束成形能力。研究表明，通过优化周期性单元的排列和尺寸，可以显著提高天线的方向性和带宽，从而满足现代通信系统对多频段支持的需求。这一结论为设计高性能的微波天线提供了新的思路，尤其是在需要高增益和低旁瓣的应用场景中，如卫星通信和雷达系统。

在毫米波天线的研究中，本期特刊的多篇论文聚焦于毫米波频段的天线设计挑战，如信号衰减大和集成难度高。通过采用新型材料和结构，研究人员成功设计了多种小型化的毫米波天线，这些天线在保持高性能的同时，实现了与射频前端的紧密集成。实验结果表明，这些天线在28 GHz、39 GHz等典型毫米波频段表现出良好的阻抗匹配和辐射特性，为5G毫米波通信和未来6G系统的部署提供了可行的技术方案。

在宽带阵列技术方面，研究人员针对传统阵列天线带宽窄的问题，提出了多种宽带化设计方法。通过引入多层结构、耦合馈电以及可重构技术，这些宽带阵列天线能够在多个倍频程内保持稳定的性能。研究还发现，结合数字波束成形（digital beamforming）技术，宽带阵列可以进一步实现动态的波束扫描和干扰抑制，从而提升通信系统的容量和可靠性。这些成果在军事通信、广播电视以及室内覆盖等领域具有广泛的应用前景。

在准光学系统的研究中，本期特刊的论文探讨了如何将准光学原理应用于天线的设计和分析中。准光学系统通过结合光学和微波技术的优点，能够在天线的近场和远场之间实现高效的能量传输。研究人员通过仿真和实验验证了多种准光学天线的性能，如透镜天线和反射阵天线。这些天线在毫米波和太赫兹频段表现出优异的性能，为高分辨率成像、传感和无线电力传输等应用提供了新的解决方案。

在局部波的研究中，本期特刊的论文关注了局部波的生成、传播和控制机制。局部波是一种在空间上高度集中的电磁波，具有传统波束无法比拟的优势，如抗干扰能力强和传输效率高。通过理论分析和实验验证，研究人员提出了多种生成局部波的方法，如使用超表面（metasurface）和漏波天线（leaky-wave antenna）。这些方法为下一代无线通信系统提供了新的物理层技术，尤其是在复杂环境中的可靠通信方面。

综上所述，本期特刊通过多篇高质量的研究论文，全面展示了天线与传播领域的最新进展。这些研究不仅解决了当前通信系统面临的关键技术挑战，如毫米波通信的覆盖问题、宽带天线的设计难题以及高集成度系统的实现，还为未来的技术发展指明了方向。例如，在卫星应用方面，本期特刊的论文提出了一系列创新性的天线设计，这些设计在实现高增益和低功耗的同时，显著降低了系统的体积和重量，从而满足了小型卫星和低轨星座的需求。在物联网技术方面，研究人员通过优化天线的结构和材料，实现了天线的小型化和低成本，为大规模物联网设备的部署提供了技术支持。

本期特刊的出版，得益于欧洲天线与传播协会（EurAAP）与欧洲微波协会（EuMA）的紧密合作。这种跨协会的合作模式不仅促进了知识的交流与共享，还推动了天线与微波技术的融合发展。通过本期特刊，读者可以深入了解EuCAP 2024会议中的前沿研究成果，并从中获得灵感，推动自身的研究工作。未来，随着无线通信技术的不断演进，天线与传播领域的研究将继续在理论创新和技术应用方面发挥关键作用，为全球的数字化进程提供核心支撑。