基于法布里-珀罗腔的氧化铟锡光学透明天线：高效高增益设计与智能建筑集成

【编辑推荐】本文创新性地提出了一种全透明法布里-珀罗腔（FPC）天线设计，采用氧化铟锡（ITO）薄膜和玻璃基底，实现了84%光学透过率与11.7 dBi峰值增益的突破性平衡。通过建立损耗性透明部分反射面（PRS）理论模型，优化多谐振单元结构，该天线在4.9-6.3 GHz频段展现25%的3 dB增益带宽，为6G时代智能建筑中天线与玻璃设施的无缝集成提供了革命性解决方案。

　　

Highlight

本文首次提出采用氧化铟锡（ITO）薄膜和玻璃基底的全透明法布里-珀罗腔（FPC）天线，通过创新理论模型和结构设计，在保持84%透光率的同时实现70.4%辐射效率和11.7 dBi峰值增益，为智能建筑中天线-玻璃一体化提供了突破性方案。

Theory of FPC antenna

本节阐述了双损耗层部分反射面（PRS）的FPC天线原理。传统FPC采用顶部高反射PRS和金属接地层，而本研究的透明结构允许电磁波在腔体内多反射的同时保持透射特性，通过优化反射系数实现定向辐射增强。

Transparent FPC antenna design

天线结构包含4 Ω/sq的ITO薄膜（厚度0.38 μm）和介电常数6.15的玻璃基板（1.1 mm厚）。顶部PRS采用多椭圆环单元设计拓展带宽，底部PRS则通过理论指导的反射系数优化实现能量聚焦。

Results and discussion

实测显示：1）光学透过率达84%且无色彩畸变；2）在2.2×2.2λ₀²孔径下，4.9-6.3 GHz频段内增益波动小于3 dB；3）辐射效率较传统ITO天线提升300%，验证了理论模型的准确性。

Conclusion

本研究不仅建立了透明FPC天线设计理论框架，更通过ITO-玻璃复合结构实现了光学与电磁性能的协同优化，为未来智能窗户、建筑光伏一体化等应用开辟了新途径。