面向6G通信与感知的二维可扩展全D频段天线阵列

《Scientific Reports》：2D-Scalable full D-band antenna array for 6G communication and sensing

　　

摘要

本文提出了一种模块化、二维可扩展的D频段（110–170 GHz）天线阵列架构，以满足下一代通信和感知系统对高性能和低成本的严苛要求——这些系统需要更高的数据速率和更精细的感知分辨率。该设计基于由SIW馈电的全D频段孔径耦合天线组成的模块化子阵列，并通过共优化的、垂直集成的基于SIW的企业馈电网络互连。该架构将子阵列宽度控制在$\lambda_0/2$以下，实现了高密度平铺和二维可扩展性，同时支持D频段内频率稳定的辐射以及无栅瓣的波束扫描，扫描范围达$\pm 40°$。子阵列专为高密度互连PCB技术设计，可实现低成本、低剖面解决方案。该方案通过实际实现和表征一个$1.86\lambda_0 \times 0.49\lambda_0$的4$\times$1子阵列和一个$1.86\lambda_0 \times 1.96\lambda_0$的4$\times$4企业馈电阵列进行了验证，每个阵列的总厚度均低于1 mm。4$\times$1设计的阻抗带宽为43%，峰值增益为11.6 dBi；4$\times$4阵列带宽为36%，增益为16.7 dBi，两者的同/交叉极化比均超过15 dB。结果表明，所提出的架构非常适合下一代通信和感知场景中的可扩展宽频D频段阵列。