[论文解读] Geometry-Dependent Radiation of Pinching Antennas: Theory, Simulation, and Measurement

Haoyang Li, W. X. Liu+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2026

Antenna Design and Analysis被引用 0

一句话总结

论文表明 pinching 天线（PA）辐射模式取决于 PA 几何形状，而不仅仅是激活方式，并通过方形、三角形和弧形 PA 的几何驱动指向性在仿真和 60 GHz 测量中得到验证。

ABSTRACT

Most existing studies achieve beamforming by adjusting the positions of pinching antennas (PAs) and typically model PAs as isotropic radiators. However, under the dielectric scatterer model, the PA radiation pattern depends on its geometry. This letter investigates the radiation patterns of PAs with different geometries through full-wave simulations and measurements, and demonstrates how geometry influences the radiation directivity. In addition, an arc-shaped PA is introduced to enable transmit-direction control in PA systems. A PA system prototype consisting of a dielectric waveguide, waveguide transitions, and a PA element is proposed. Prototype measurements are used to validate the simulations and to characterize the directivity of square and triangular PAs, and the measurement procedure can be applied to obtain radiation patterns for PAs with general geometries. The simulation and measurement results jointly demonstrate that PA geometry is critical in PA systems because it influences the radiation characteristics significantly.

研究动机与目标

• 激励并分析 PA 几何形状如何影响超越各向同性假设的现实辐射模式。
• 证明 PA 几何形状可以用来塑形和定向 PA 基系统的辐射。
• 通过原型测量验证仿真，以确立几何作为 PA 系统设计的自由度。

提出的方法

• 基于高衍射场耦合和体积等效原理，将 PA 辐射建模为介电散射体框架。
• 对 PA 几何形状（方形、正三角形、弧形）进行仿真，研究在 60 GHz 的场分布和指向性。
• 构建并测试带介电波导的原型 PA 系统及 PA 元件，以测量辐射模式。
• 将实测模式与 HFSS 仿真进行比较，以验证几何相关辐射行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 PA 几何形状如何影响远场辐射模式和指向性，相较于各向同性辐射源假设？
• RQ2 在不改变 PA 位置的情况下，是否可以将 PA 几何作为实用的自由度来实现传输方向的转向？
• RQ3 方形与三角形 PA 的辐射模式有何差异，弧形 PA 是否可实现连续的方向控制？
• RQ4 毫米波频段的原型测量是否验证了几何相关辐射理论？

主要发现

• PA 几何显著影响辐射场和指向性，这挑战了各向同性辐射源的假设。
• 方形 PA 产生宽广的主瓣但旁瓣明显；三角形 PA 提供更强的指向性，主瓣更窄、旁瓣更弱。
• 弧形 PA 通过旋转弧段即可实现主瓣方向的转向，提供一种基于几何的简单波束转向机制。
• 60 GHz 的原型测量与仿真在主瓣方向与波束宽度方面一致，证实几何驱动的模式整形。