2024年中山大学优秀博士学位论文展|电子与通信工程学院 项猛：基于极化旋转技术的电磁表面相控阵天线设计

   电子与通信工程学院博士研究生项猛，博士期间获得国家奖学金、担任学生党支部书记。主要研究低成本相控阵天线的设计与应用，以第一作者在天线领域专业期刊IEEE  Transactions on Antennas and Propagation、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters等上发表论文4篇，并参与多个相控阵雷达项目的设计与实测验证，部分研究成果已应用于实际工程项目中。

项猛与导师徐世友教授、肖钰副教授

论文题目:《基于极化旋转技术的电磁表面相控阵天线设计》

指导老师：徐世友、肖钰

研究背景与意义：

   本论文以新一代相控阵雷达广泛应用中低成本低剖面高性能的相控阵天线需求为出发点，探索基于电磁表面技术的相控阵方案。针对现有研究在结构复杂、系统剖面高、量化位数低、天线效率不足等方面的问题，本论文以电磁表面结构的极化操控能力及其实现机理为切入点，利用极化旋转技术对极化、幅度和相位差的控制优势，对电磁表面和馈源两个阵列组成要素进行了改进，完成了电磁表面相控阵天线的结构简化和性能提升。
创新点：
  （1）针对现有电磁表面结构复杂、层叠数多的问题，提出了一种基于正交模耦合的透射波极化旋转方法，在双层结构上完成了电磁表面单元的相位量化和波束扫描功能。基于该方法，分别实现了一款毫米波双层机械扫描电磁表面设计和一款双层可重构电磁表面相控阵设计。
  （2）针对 1 比特量化带来的低辐射效率问题，基于琼斯变换和路径积分方法实现了 2比特相位量化的极化旋转电磁表面单元设计。针对电磁表面相控阵天线剖面高问题，基于射线追踪原理，将剖面高度降低为传统空馈电磁表面的 1/3。结合两种方法，实现了2 比特高效率的折叠馈源式电磁表面相控阵天线设计。
  （3） 针对电磁表面型相控阵天线剖面随阵列规模扩大而增加的问题，将上述的 2 比特单元改进为强馈结构，并进行了平面馈电网络的幅相设计以改进辐射性能，实现了 2 比特高效率平面化电磁表面相控阵设计。
  （4）针对常规相控阵单向波束扫描的局限，将极化旋转电磁表面和相控阵天线的优势相结合，通过对电流路径的控制，设计了一款具有双向独立波束扫描性能的电磁表面相控阵天线设计。
导师点评：

   项猛同学在博士研究阶段展现出了扎实的学术基础和严谨的科研态度。结合新体制相控阵雷达系统的应用需求，以新型人工电磁材料的结构简化和性能提升为研究出发点，设计了多种具有高辐射效率、低剖面、可双向工作的电磁表面阵列，并发表了多篇高水平学术论文，尤其是，基于极化调控技术利用单层结构设计了具有4种相位状态的可重构单元，大幅简化了2比特电磁表面设计的复杂度，基于空间功率调控，设计了一种可重构的透反一体阵列，反射和透射波束均实现了双向独立扫描能力，展现出了卓越的创新能力和独立科研能力。同时，项猛同学还积极参与国防科研课题，在团队协作中，敢挑重担，乐于分享科研经验，主动帮助同学和团队成员解决科研中的难题，展现出了较强的团队协作精神和奉献精神。 
学海心路：

   回顾博士生涯，充满了挑战和磨砺。刚接触科研时，面对浩瀚的知识和复杂的课题，我曾感到迷茫和无力，但在导师的指导和同门的支持下，逐渐找到了自己的方向，并持续摸索突破。科研不仅是解决问题，更是锻炼意志和思维的过程。每一次的失败与挫折，都让我更加坚韧，每一次的突破和创新，都让我更加自信。读博让我明白了，只有脚踏实地、不畏困难，才能迎接真正的成长。读博期间在心智和思维方面的成长，将使我终身受益。  
学长寄语：

   博士生涯是一个不断探索和自我超越的过程，也是一个成长的机会。希望你们能够保持好奇心，勇于质疑，勇于创新。时间和精力非常宝贵，合理规划和高效学习至关重要。此外，不要忘记与导师和同学们的沟通交流，他们的帮助往往是及时而多元的。最后保持对学术的热爱与坚持，不要因为一时的困难而轻易放弃。未来的路虽远，但每一步的积累都在为你们铺就更加广阔的前景。