全息技术与天线设计

全息天线的工作原理基于干涉原理。当参考天线所发出的辐射场达到全息结构时，将会在组成全息结构的金属上感应起一系列相应的具有一定的幅度和相位特征的电流。这些电流经过二次辐射，在远场方向进行叠加，便还原出了所希望得到的目标辐射场。

全息天线（HA）本质上是表面阻抗调制的漏波 （LW） 天线，可以针对高增益笔形波束进行正弦调制，也可以任意调制以实现更复杂的波束形状和天线能力。这些特性使 HA 具有多功能性，并满足要求苛刻的功能，例如双偏振、涡旋光束、多光束和双频操作。

LW 辐射基于从 表面波（SW） 发生器发射的 SW 和打印在接地介电基板上的周期调制亚波长贴片。由于单个 SW 发生器，HA 的孔径效率通常较低，这会导致振幅和相位照明不相等。HA 的孔径效率主要取决于馈电效率的乘积εfEed 、锥度效率εtap 和转换效率εconv 。同时，对于均匀调制的 HAs，εtapεconv 不能超过 58%。这就是为什么已发表作品中报道的均匀调制 HA 的孔径效率通常低于 40%的原因。

全息天线是利用全息结构改变馈源辐射特性，以获得所需辐射的一种口径天线。它利用全息结构记录参考波（源天线辐射场）与物波（期望得到的辐射场）相干涉产生的全息图案，当参考波激励该全息结构时，便可以重现与期望波束指向一致的电磁波束。

全息天线的特点与优势在于，

低成本与高效益：全息天线多采用与传统微带天线相同的加工工艺，馈源结构简单，不需要复杂的馈电网络，因此在成本控制、系统集成等方面具有很大优势。

波束扫描能力：通过构建不同的全息结构，全息天线可以获得不同的天线方向图，实现天线的波束扫描功能。

低剖面与隐蔽性：全息天线可以通过印刷电路板技术加工，馈源和全息板放置在同一平面上，实现了低剖面设计。同时，它还可以根据不同的应用环境选择全息结构中的不同部分，实现天线与使用背景的一体化，具有隐蔽性。

高增益与低交叉极化：全息天线在实现高增益的同时，还具有低交叉极化的优良特性。

[1] S. Xue, Y. Shen, Z. Xu, W. Wan and S. Hu, "Double-Layer Cross-Embedded Holographic Antennas With Compact Size and High Efficiency," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 7, pp. 5436-5446, July 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3394211.