基于液晶材料(LC)的双折射特性提出了一种基于液晶材料的短十字型阵列电控超材料, 超材料包括了上层石英板, 金属结构阵, 中间液晶介质层, 金属地板以及下层石英板。相比于传统的阵列天线设计, 运用了新的相位补偿方法, 即通过加电改变反射阵列单元的介质基板液晶的介电常数得到的相位曲线实现0~250°的相位补偿, 使得超材料实现在U波段的相位变化。仿真结果表明, 通过将偏压从0增加到14 V, 超材料在52 GHz时呈现250°的相移。此外, 此超材料的谐振频率可从53.6 GHz连续可逆地转移到49.9 GHz。通过调节超材料液晶激励区域的介电常数即改变阵列单元的谐振特性, 实现了相位补偿, 为平面反射阵列天线的设计提供了一种新思路。

根据钻孔雷达全向天线的设计要求，为减少天线的结构尺寸增加带宽，设计了一种新型电阻加载全向天线。通过理论分析和数值优化，选择了较优的结构尺寸，得到了较佳方向图和带宽。天线外径为65 mm，使用10 mm厚天线罩封装后外径为85 mm; 天线的S11小于-10 dB频带为70~260 MHz，带宽约190 MHz。该天线的带宽超过100 MHz，中心频率处增益大于-3 dB，辐射电场脉冲波形拖尾小于主峰幅度1/5，方向图在H面为全向。基于矢量网络分析仪的天线特性测量结果与数值计算结果基本一致，结果表明设计的天线能够满足钻孔测井雷达系统小尺寸宽带的要求。