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層狀透鏡天線的奇妙原理：它為何成為新一代天線的寵兒？
在科技日新月異的今天，層狀透鏡天線逐漸成為無線通信領域的熱門選擇。此類天線以其出色的性能和創新的設計迎合了現代通信需求，並且在不同的應用場合中展示了其優越性。人們不禁開始思考：這種天線究竟是如何運作的，它又帶來了哪些革命性的改變呢？
層狀透鏡天線（或稱透射陣列天線）是一種相位變化表面，能夠聚焦電磁輻射，並生成高增益的波束。
透射陣列天線的設計基於將一系列单位单元安置在供電天線之上，通過調整每個單元的相位來聚焦和引導從供電天線發出的波前。這種設計不僅避免了傳統天線中必需的饋入網絡，降低了損耗，還防止了反射陣列中可能出現的遮擋問題。
透射陣列天線的特點在於它的可雙向傳輸能力，無論在發射模式還是接收模式下，波能夠自由通過結構。這使得其在多種場合都有廣泛的應用潛力。
一個重要的設計參數是焦距和直徑之比（F/D），它直接影響到天線的孔徑效率。
技術概述
透射陣列可分為固定型和可重構型。固定型透射陣列的設計通常是將單元物理上縮放或旋轉，以獲得所需的相位分佈，這樣便只能返回單一的聚焦方向。而可重構型透射陣列則允許通過電子手段控制相位，這樣用戶可以自由地引導束流。
固定透射陣列
在固定透射陣列中，每個單元的設計皆為特定的相位分佈。透過對單元的精密加工，如雙分裂環槽單元，這些陣列在斜角入射時可達到55％的高孔徑效率。此類天線常被應用於57-66 GHz頻段，並且這類技術的使用使得整體天線的設計更加緊湊及高效。
可重構方法
在可重構透射陣列中，透過電子手段實現對相位的即時控制，能進一步提高束流的靈活性。例如，利用PIN二極管快速度地修改相位，使得其插入損失小於1 dB。這使得在特定的波束指向上，天線能夠持續保持優異的增益性能，有助於在高頻應用中滿足複雜的需求。
以PIN二極管控制的顯示範例顯示，其在40°方向上的掃描損失估計為2.5 dB，這依然保持了優異的增益性能。
幾何形狀與輻射模式
透射陣列的幾何形狀通常以平面排列的單元單位為主，透過供電源承載來驅動整體的波束聚焦。設計中的相位分佈是建模的重要因素，通過控制每個單元位置使其在特定角度下達到最佳性能。
在設計過程中，各單元間的相互作用與設計參數，如入射角和供電位置，會直接影響到整體的輻射模式及信號質量。這些設計挑戰需要透過不斷的試驗與改進來達到最佳效果。
透射陣列極具靈活性，可以靈活應用於不同的發射和接收情境中，滿足現代用戶不斷變化的需求。
隨著科技的發展，層狀透鏡天線的潛力愈發被認識。這不僅在技術應用上具有重要意義，更是在未來的通信環境中將會產生深遠的影響。而在這改變的背後，我們又應該如何準備迎接未來通信的挑戰呢？
