可重构天线

可重构天线研究可重构天线研究引言随着无线通信技术的迅速发展，对天线的要求也变得越来越高。

传统的固定式天线无法适应不断变化的通信环境和需求，因此可重构天线的研究和应用成为了一个热门的课题。

本文将介绍可重构天线的概念及其发展进展，并探讨其在通信系统中的应用。

可重构天线的概念可重构天线是指能够根据需求和环境变化而改变其工作频率、方向性、极化特性或尺寸的天线。

传统的固定式天线在设计时需要考虑特定的工作频率和应用场景，无法适应不同频段和不同通信系统的需求。

而可重构天线通过采用可调节的结构和电子元器件，可以在不同频段和通信标准下灵活地调整天线的性能。

可重构天线的发展进展可重构天线的研究起源于上世纪80年代，当时主要关注的是天线阵列的波束调控。

随着无线通信技术的进步和应用需求的增加，可重构天线的研究也得到了迅速发展。

如今，可重构天线不仅可以调整天线的波束形状，还可以调整天线的工作频率、尺寸和极化特性。

可重构天线的工作原理可重构天线实现灵活性的关键在于采用可调节的结构和电子元件。

通常，可重构天线会集成有源元件，如PIN二极管、场效应晶体管和电容等。

通过改变这些元件的状态，可重构天线可以调整工作频率、极化特性和方向性。

此外，可重构天线还可以通过智能算法和自适应控制实现自动调整。

可重构天线在通信系统中的应用可重构天线的灵活性使其在通信系统中的应用得到了广泛关注。

一方面，可重构天线可以提供更大的覆盖范围和增强信号的传输距离，从而提高通信质量。

另一方面，可重构天线可以根据用户需求和通信环境自动调整性能，提供更高的系统容量和更好的连接稳定性。

可重构天线的应用不仅限于移动通信系统，还包括卫星通信、无线传感器网络和雷达系统等。

在卫星通信中，可重构天线可以通过调节波束形状来实现信号的地域定向传输，从而提高通信效率。

在无线传感器网络中，可重构天线可以根据网络拓扑调整天线的方向性，减少功耗和提高节点之间的通信质量。

在雷达系统中，可重构天线可以根据目标距离和速度调整工作频率，实现更精准的目标探测。

可重构微带天线及宽带圆极化微带天线研究一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，微带天线作为一种重要的天线形式，因其体积小、重量轻、易于集成和制造成本低等优点，在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域得到了广泛应用。

传统的微带天线在应对复杂多变的通信环境和需求时，其性能往往难以达到理想状态。

研究和开发具有可重构特性和宽带圆极化特性的微带天线，对于提升无线通信系统的性能、适应性和灵活性具有重要意义。

本文旨在深入研究可重构微带天线及宽带圆极化微带天线的相关理论与技术。

对可重构微带天线的设计原理和实现方法进行探讨，分析其在不同通信需求下的重构机制与性能优化。

研究宽带圆极化微带天线的设计理论和技术实现，探讨其在宽频带范围内实现稳定圆极化辐射的机理和方法。

结合实际应用场景，对可重构和宽带圆极化微带天线的性能进行仿真分析和实验验证，为无线通信系统的天线设计提供理论支持和技术指导。

本文的研究内容不仅有助于推动微带天线技术的发展，还可为无线通信系统的天线设计提供新的思路和方法。

通过深入研究和探索可重构及宽带圆极化微带天线的性能和应用，有望为未来的无线通信系统提供更加高效、灵活和稳定的天线解决方案。

二、微带天线理论基础微带天线，作为一种重要的平面天线形式，自上世纪70年代被提出以来，因其低剖面、易共形、低成本以及易于与微波集成电路集成的优点，在无线通信、卫星通信、雷达系统以及导弹和航天器等众多领域得到了广泛应用。

微带天线的设计和实现涉及到电磁场理论、传输线理论、微波网络理论等多个学科的知识。

微带天线的辐射原理可以通过传输线模型来解释。

在微带天线中，辐射贴片可以视为一段具有特定长度和宽度的传输线，其两个开路端作为辐射边。

当天线被激励时，传输线上的电磁场分布会发生变化，进而激发出辐射场。

辐射贴片上的电场分布决定了天线的辐射方向图和增益，而磁场分布则影响天线的输入阻抗和带宽。

微带天线的性能还受到介质基片的影响。

介质基片的介电常数决定了天线的工作频率和尺寸，而基片的厚度则影响天线的带宽和辐射效率。

可重构天线
MEMS 开关与半导体开关的性能比较
常见的微带天线
•(a)切角；(b)准方形、近园形、近等边三角形；（c）表面开槽；（d）带有调谐支节•（e）正交双馈、曲线微带型、行波圆极化节。

（2）左右圆极化形成的原理
•采用通过调谐短截线来实现圆极化
•通过馈电点与调谐短截线的相对位置形成左右圆极化形成
•调谐短截线长宽用于获得所需频率
（3）极化重构方法
•调谐短截线段与辐射贴片用RFMMES开关连接控制开关的开关，就可以选择调谐短截线段。

•当A开关闭合时，实现RHCP。

当B闭合时，实现LHCP。

•只要开关的隔离度和联通性能足够好,就可以得到较好的圆极化。

（4）仿真结果回波损耗轴比
远场方向图
极化比圆图史密斯圆图
原理分析
开关打开、闭合以及无缝时的S11
多频段可重构天线的结构模型
开关闭合变化时S11随频率变化的曲线
开关全闭合时，天线方向图开关全断开时，天线方向图
加载 3 个 MEMS 开关的模型
3 个 MEMS 开关 8 种组合状态时的天线参数
开关全闭合时，天线方向图开关全打开时，天线方向图
6 个缝隙的微带贴片天线模型
MEMS 开关 16 种状态下天线的参数变化
6 个 MEMS 开关 16 种组合状态的天线参数
可重构天线阵列。

左/右旋圆极化可重构微带天线蒲洋(中国电子科技集团公司第十研究所，成都 610036)摘 要：设计了一种左/右旋圆极化可重构的微带天线。

在矩形微带贴片的两条边上增加枝节，贴片与枝节通过PIN二极管开关连接，通过控制PIN二极管的通断来改变正交模式的相位差，使天线在同一个馈电点上可实现左旋圆极化（LHCP）和右旋圆极化（RHCP）的重构。

该天线在（2800±10）MHz的频率范围内驻波比小于2，轴比小于3dB。

仿真结果与测试结果均验证了该方案的可行性。

关键词：微带天线；圆极化可重构；PIN二极管A Reconfigurable Patch Antenna for Left/Right HandCircular PolarizationPU Yang(Southwest China Institute of Electronic Technology, Chengdu 610036, China)Abstract:In this paper, a microstrip patch antenna is proposed to achieve circular polarization diversity. Stubs are added around two sides of the rectangle patch and connected by PIN diodes. By turning the diodes on and off, the phase difference of two orthogonal modes is changed, which lead to the novel antenna can radiate with either left hand circular polarization (LHCP) or right hand circular polarization (RHCP) using the same feeding probe. The voltage standing wave ratio (VSWR) and axial ratio (AR) values are less than 2 and 3dB respectively in (2800±10)MHz frequency range. The simulated and measured results both validate the proposed design process.Key words：Microstrip antenna; circular polarization reconfigurable; PIN diode引 言随着现代雷达和通信系统的迅速发展，为实现通信、导航、制导、警戒、武器寻的等需求，飞机、舰船、卫星等所需的天线数量越来越多，这就使得平台上的负载重量不断增加，而且搭建天线所需的费用也不断上升，同时，各天线之间的电磁干扰也非常大，严重影响系统的正常工作。

频率可重构天线技术的研究及应用近年来，随着物联网、5G、智能终端等领域的发展，对天线技术的要求越来越高。

传统固定频率的天线已经无法满足这些需求，因此频率可重构天线技术逐渐成为研究热点，并被广泛应用于通信领域。

本文将介绍频率可重构天线技术的原理、特点和应用，并展望其未来的发展趋势。

一、频率可重构天线技术的原理频率可重构天线技术是一种能够在不改变天线结构的情况下，通过改变天线的工作频率来实现不同的功能的技术。

其原理主要基于锁相环、PIN二极管和MEMS微机电系统等技术，可以通过控制天线中锁相环、PIN二极管和MEMS微机电系统的工作状态，来实现天线的调频功能。

二、频率可重构天线技术的特点1. 高灵活性：频率可重构天线技术可以在不同的工作频段内切换，具有较高的灵活性，能够适应不同频段下的通信需求。

2. 小型化设计：频率可重构天线技术可以在不改变天线外形的情况下实现多频段天线的功能，有利于天线的小型化设计。

3. 高品质信号传输：频率可重构天线技术可以在不同频段下实现提高信噪比和增强抗干扰能力等效果，从而提高信号传输的质量。

三、频率可重构天线技术的应用1. 通信领域：频率可重构天线技术在通信领域应用广泛，能够应对5G、物联网、智能终端等领域的需求。

例如，频率可重构天线技术可以实现多频段移动通信，减少天线的体积和功耗，提高通信质量等。

2. 航空航天领域：频率可重构天线技术在航空航天领域也有广泛的应用。

例如，频率可重构天线技术可以实现多频段的GPS导航功能，提高卫星导航系统的性能和可用性。

3. 军事领域：频率可重构天线技术在军事领域应用广泛，能够实现多频段的雷达探测和电子对抗功能，提高军事通信和电子战的能力。

四、未来发展趋势频率可重构天线技术是一项新兴的技术，在未来有着广阔的应用前景。

未来，频率可重构天线技术将在以下几个方面得到进一步的发展：1. 天线小型化设计：随着技术的发展，频率可重构天线将更加小型化，适用于更多的场景和设备。

基于电磁超材料的可重构天线研究可重构天线是当今天线研究设计的前沿课题,与此同时,它也是未来无线通信和卫星通信等方面的绝佳候选。

可重构天线的物理结构保持不变,通过使用电气、机械或者其他方法去改变其基本工作机理,这样天线的频率和辐射特性能够根据外部需求进行变化。

可重构性使得单天线等价于具有固定功能的多天线系统。

另一方面,包括左手材料(Left-handed Materials,LHMs)、频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)、电磁超表面(Metasurface,MS)以及电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap Structure,EBG)在内的电磁超材料被广泛应用于天线设计中。

这些新型天线相对传统天线而言具有更好的性能。

本文从电磁超材料和天线相结合的角度出发,根据实际应用需求设计了基于电磁超表面覆层的圆极化天线和极化可重构天线,基于矩形蘑菇型覆层的双频线极化天线和方向图可重构天线,基于电磁超材料的天线阵列以及基于高阻抗表面(High Impedance Surface,HIS)的频率可重构天线。

本论文的主要工作具体如下:1.设计了一种基于电磁超表面覆层的宽带圆极化天线以用于C波段卫星通信,该天线由两部分组成:一部分是平面缝隙耦合天线;另一部分是由长方形贴片单元组成的周期阵列,这一部分可以看作是极化相关的电磁超表面覆层。

该电磁超表面覆层用于调整天线的轴比以实现宽频带圆极化。

而且所提出的天线具有紧凑结构(地板尺寸34.5×28 mm2)和0.07λ0(λ0为5.25 GHz所对应的自由空间波长)的低剖面。

实验结果表明,该天线的-10 dB阻抗带宽从4.2 GHz到5.9 GHz,相对带宽为33.7%,其3 dB轴比带宽为16.5%,即从4.9 GHz到5.9 GHz。

实测与仿真结果吻合较好。

在该宽带圆极化天线的基础上,设计了两款极化可重构天线。