近期，电子与电气工程系张青峰课题组在波束快扫天线和小口径端射天线方向取得重要科研进展，并在天线领域顶级期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation上连续发表四篇论文[1-4]。南科大博士生张戈和葛尚坤分别是论文[1,2]和论文[3,4]的第一作者，张青峰教授是论文的唯一通信作者，香港科技大学R. D. Ross教授是论文的合作作者。

快扫漏波天线在微波成像、频谱分析和车载雷达中有着重要的应用前景。传统的漏波天线面临着扫描率低下的问题，即需要非常大的频率变化才能扫描波束。在微波成像的应用中，这种低扫描率天线会占用较大的信号带宽，从而增加后端数字信号处理系统的负担。为了提高漏波天线的扫描率，张青峰课题组提出了两类系统性的设计方法：一种是在馈电网络中插入全通时延单元，例如互补枝节-缝隙单元[1]，如图1所示；另一种是基于低群速超材料，例如微波表面等离激元结构（又称Goubau线）[2]，如图2所示。论文[1]通过改变枝节与缝隙的不匹配度将全通导波结构变为辐射结构，不仅提高了扫描率，还简化了天线结构。论文[2]提出了基于滑移对称（Glide Symmetry）的Goubau线，关闭了低群速（高色散）频率附件的阻带，使得高扫描率和大角度范围同时成为可能。张青峰课题组在快扫漏波天线方向的研究工作将促进微波实时成像（又称微波录相机）技术的大力发展，并推动其产业化的进程。

小口径端射天线在5G通信终端系统和微波成像中均有着重要的应用前景。传统的端射天线都具有较大的横向口径（约为波长量级），不利于大规模和高密度地布置于终端系统。能否将横向辐射口径缩小至0.1个波长以内呢？缩小口径的同时，能否继续保证高增益呢？带着这两个问题，张青峰课题组对端射天线进行了系统性研究。针对第一个问题，提出了基于非对称场模和Hanson-Woodyard条件的设计原理，并进一步设计了基于非对称Goubau线的端射天线 [3]，大大缩小了辐射口径，如图3所示。针对第二个问题，经过对端射天线基础原理的研究，发现小横向口径和高增益从理论上并不矛盾，两者可以兼得。于是，张青峰课题组提出了一种基于相位翻转的端射天线设计新方法和新原理[4]，同时实现了小横向口径和高增益，并设计了具体的实验结构，充分验证了新方法的可行性，如图4所示。该新型设计仅有0.047*0.022的大小（是中心频率的波长），同时实现了13 dBi的高增益。

相关论文：

[1] G. Zhang, Q. Zhang*, S. Ge, Y. Chen, and R. D. Murch, "High Scanning-Rate Leaky-Wave Antenna using Complementary Microstrip-Slot Stubs", IEEE Trans. Antenn. Propag., vol. 67, no. 5, pp. 2913-2922, May 2019.

[2] G. Zhang, Q. Zhang*, Y. Chen, and R. D. Murch, "High-Scanning-Rate and Wide-Angle Leaky-Wave Antennas Based on Glide-Symmetry Goubau Line", IEEE Trans. Antenn. Propag., early access, 2020.

[3] S. Ge, Q. Zhang*, A. K. Rashid, G. Zhang, C.-Y. Chiu, and R. D. Murch, "Analysis of Asymmetrically Corrugated Goubau-Line Antenna for Endfire Radiation", IEEE Trans. Antenn. Propag., vol. 67, no. 11, pp. 7133-7138, Jul. 2019.

[4] S. Ge, Q. Zhang*, A. K. Rashid, H. Wang, and R. D. Murch, "Design of High-Gain and Small-Aperture Endfire Antenna using a Phase-Reversal Technique", IEEE Trans. Antenn. Propag., in press, 2020.