可重构天线研究方案
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基于可重构吸收器的通信电子天线设计近年来,随着通信技术的不断发展,人们对于通信设备和天线的要求越来越高,通信电子天线作为其中的重要部件,发挥着越来越大的作用。
基于可重构吸收器的通信电子天线设计,正是针对天线的高要求,提供的一种新的解决方案。
一、什么是基于可重构吸收器的通信电子天线设计?可重构吸收器是一种新型的吸收材料,在通信领域中经常被使用。
基于这种材料,可以设计出一种能够具有多种频段的电子天线,从而适用于不同类型的通信场景。
基于可重构吸收器的通信电子天线设计,通常由两部分组成:可重构吸收器和射频电路。
可重构吸收器主要用于实现天线在不同频段间的切换,而射频电路则负责天线的放大和信号的接受和发送。
这种设计方案可以在不牺牲天线性能的前提下,实现频段的灵活切换,并大大减小了天线的体积和功耗。
二、基于可重构吸收器的通信电子天线的优势1. 频段可重构性强基于可重构吸收器的通信电子天线可以实现在多个频段之间的自由切换。
这种自由切换的方案可以使天线应对不同类型的通信场景变得更加灵活,可以提高天线的应用范围和实用性。
2. 体积小、重量轻随着通信技术的不断发展,对于通信设备的体积和重量要求越来越高。
而基于可重构吸收器的通信电子天线,可以大大减小天线的体积和重量,使得天线更加便携、轻便和易于移动。
3. 物理切换速度快基于可重构吸收器的通信电子天线的物理切换速度非常快,可以在数微秒的时间内完成频段的切换。
这种广泛应用于快速切换的特性,使得天线在处理突发性的通信请求时表现出色,并保证了天线的灵活性和快速性。
4. 功耗低基于可重构吸收器的通信电子天线,依靠的吸收材料拥有良好的吸收性能,从而使得天线的传输效率提高,功耗降低。
在节约能源和保障通信质量方面,基于可重构吸收器的通信电子天线表现出色。
三、基于可重构吸收器的通信电子天线设计的实际应用基于可重构吸收器的通信电子天线设计已经被广泛应用于不同的通信领域中。
比如,在移动通信领域中,这种天线可以被广泛应用于智能手机、平板电脑等移动设备中,可以实现在不同地理位置、不同频段下的通信需求。
方向图可重构天线及其相控阵研究详细教程1 引言可重构天线的概念最早是在1983年的专利FrequencyAgile,PolarizaTIon Diverse Microstrip Antennas and Frequency Scanned Arrays中提出的。
按照其重构功能,主要可分为频率可重构天线和方向图可重构天线。
频率可重构天线可以改变工作频率,而使方向图基本保持不变;方向图可重构天线则可以重构辐射方向图,而保持频率稳定,从而一个天线具有了多个天线的功能。
将方向图可重构天线运用于天线阵列时,可以通过改变单元的波束方向,使不同单元的波束方向都集中于某个方向而提供更高的阵列增益;也可以将其运用于无线通信系统,通过改变波束方向,使信号对准需要通信的用户,或避开干扰源等,从而提高信号质量。
因此可重构天线仍然是目前天线领域的研究热点。
众所周知,八木天线有着很好的方向性,在测向和远距离通信方面有着良好的应用。
微带贴片天线体积小,重量轻,剖面低,可以与载体共形,且制造简单成本低。
将微带贴片与八木天线相结合,就可以构成微带矩形贴片八木天线和微带振子天线。
在微带振子上安装开关,改变寄生振子的长度,构成了一种方向图可重构的微带八木天线。
通过在微带贴片上进行槽加载,并引入开关,就构成了矩形贴片的可重构八木天线。
三角形微带贴片天线与矩形微带贴片天线具有类似的场结构和谐振频率,但贴片的面积却相对较小,在实际应用中可以满足天线贴片小型化等某些特殊的性能要求。
本文用三角形贴片作为八木天线单元,构成了一种方向图可重构天线。
通过在寄生贴片上蚀刻简单的矩形槽,并安装开关,实现了天线辐射方向图朝三个不同方向偏转。
与文献中提出的矩形贴片结构的八木天线相比,槽的结构更简单,且开关数量更少。
2 天线的设计天线的结构如图1所示,三角形贴片的可重构八木天线的阵元由三个三角形贴片顺向放置在同一条直线上构成。
中间稍大一些的三角形贴片作为激励元,通过同轴探针馈电,两个相同但尺寸较小的三角形贴片分别放置在两侧,作为寄生元。
Ka波段基于MEMS开关的可重构微带天线的设计、仿真、加工及测试中期报告
设计背景:
随着无线通信技术的快速发展,对无线天线的要求也越来越高。
传
统的固定天线无法满足特定应用的要求,因此可重构天线成为了研究热点。
Ka波段作为一个高频段,有着更高速率、更大带宽和更好的抗干扰
性能等优势,因此在卫星通信、高速移动通信等领域有着广泛的应用。
但是Ka波段所涉及的频率范围很宽,对天线的带宽要求极高,传统的固
定天线难以满足其需求。
因此,本项目的目的是建立一种Ka波段可重构
微带天线,通过利用MEMS开关实现天线在不同频段之间的可重构,保
证其在不同频段之间具有良好的散射特性。
设计思路:
利用MEMS开关实现天线的可重构,可通过切换开关的状态实现对
微带天线相邻频段的选择,类似于选择频道的方式。
通过对微带天线的
设计,决定其谐振频率的范围,并在每个谐振频率处安装MEMS开关,
实现频段的可选。
设计流程:
1、基于天线的特性和MEMS开关的电特性,进行电路和电磁仿真,
确定优化方案。
2、完成PCB电路板的绘制,制备出微带天线和MEMS开关,并进
行组装。
3、进行测试,分析数据,确定可重构微带天线的性能指标。
目前,已经完成了电磁仿真和PCB电路板的绘制。
接下来需要进行
微带天线和MEMS开关的制备和组装,并进行性能测试。
集成MEMS开关的可重构分形天线的设计及制作的开题报告一、选题背景及意义随着通信技术的迅速发展,天线在现代通信系统中扮演着越来越重要的角色。
智能手机、车载通信设备、卫星通信设备等都需要天线作为信号的输入输出接口。
在这些应用中,天线的性能和可靠性对整个通信系统的运行效果和用户的满意度都有着至关重要的影响。
针对目前存在的天线设计和制作技术缺陷,本项目选题为“集成MEMS开关的可重构分形天线的设计及制作”。
该项目利用MEMS(微机电系统)技术和分形理论,设计制作一种新型的可重构天线,旨在提高天线的性能和可靠性。
二、研究内容和目标本项目的研究内容主要包括以下方面:1. 分析分形天线的特点和优势。
2. 分析MEMS技术在天线制作中的应用现状。
3. 设计一种可重构分形天线,实现其频率调谐和极化切换功能。
4. 制作可重构分形天线,并测试其性能和可靠性。
本项目的主要研究目标如下:1. 设计一种可重构分形天线,具有频率调谐和极化切换的功能,能够适应不同的通信系统和频段。
2. 利用MEMS技术制作可重构分形天线,提高天线的制作精度和可靠性。
3. 测试可重构分形天线的性能和可靠性,验证其在不同通信系统和频段中的适用性。
三、研究方法和技术路线本项目的研究方法主要包括理论分析和实验研究。
其中,理论分析主要包括分形理论、天线理论和MEMS技术原理的研究;实验研究主要包括天线制作和性能测试的具体实验操作。
研究技术路线如下:1. 分析分形天线的特点和优势,结合通信系统的不同需求,设计一种适应当前通信系统和频段的可重构分形天线,利用HFSS软件进行电磁仿真和分析。
2. 设计可重构分形天线的MEMS结构和控制电路,并进行MEMS工艺制程设计和制作。
3. 对制作出的可重构分形天线进行调制解调器和网络分析仪进行性能测试,验证其频率调谐和极化切换功能。
4. 针对可重构分形天线的制作工艺和性能进行实验分析和优化,提高其制作精度和可靠性。
四、研究进度计划本项目的研究进度计划如下:1. 前期准备阶段(1个月):阅读相关文献,理解分形理论、天线理论和MEMS技术原理,编写开题报告。
基于RF MEMS技术的Ka波段可重构天线设计与仿真的开题报告一、研究背景随着无线通信技术的发展,对天线的性能和灵活性的要求越来越高。
尤其在卫星通信和雷达系统中,天线不仅需要具备多频段、宽带、高增益等传统特性,还需要实现可重构、波束控制以及电子扫描等高级功能。
传统的固定结构天线通常存在天线体积大、重量大、功耗高以及难以实现多频段和重构等局限,因此对于这些高级功能的实现需要新的天线结构和技术。
RF MEMS技术是一种将机械系统与电路系统集成的微纳制造技术,其具有低功耗、小体积、高可靠性和快速可重构等特点,在高级功能天线设计中具有很大的应用价值。
二、研究目的和意义本研究旨在基于RF MEMS技术设计和实现Ka波段可重构天线,实现可调谐、波束控制和电子扫描等功能。
具体研究目的如下:1.设计一种高性能的Ka波段天线结构,实现可重构、可调谐和波束控制等功能。
2.研究RF MEMS技术在高级功能天线设计中的应用,实现对天线参数的快速可重构。
3.实现设计的天线结构并进行仿真和测试,验证其可靠性和性能。
本研究的意义在于探索RF MEMS技术在高级功能天线设计中的应用,为高性能、小型化和高集成度的天线设计提供新的思路和方法。
三、研究内容和技术路线本研究的主要研究内容和技术路线如下:1.文献调研和理论研究,深入了解Ka波段天线设计和RF MEMS技术,并查阅国内外相关研究的文献资料。
2.确定Ka波段可重构天线的设计需求和目标,并设计天线的结构和参数。
3.研究RF MEMS技术在高级天线设计中的应用,包括RF MEMS开关、可变电容器以及微机电系统等技术,设计和制备需要用到的MEMS 器件。
4.基于ANSYS HFSS等天线仿真软件对天线结构进行仿真分析,优化设计参数并验证设计效果。
5.实现设计的Ka波段可重构天线并进行测试,验收设计的性能和可靠性。
四、研究进展和预期成果本研究已经完成了文献调研和理论研究,并初步确定了Ka波段可重构天线的设计方案和要求。
以超宽带为基础的可重构 5G天线设计分析1.2.赵振强2、杨富3、焦韬3.中通服咨询设计研究院有限公司210019中国移动通信集团云南有限公司普洱分公司665000中通服咨询设计研究院有限公司210019摘要:目前,为有效解决5G运营商下行工作频段的分散问题,以超宽带作为基础设计了可重构微带天线。
此种天线构成以不规则梯形贴片为主,可达到超宽带的状态。
借助滤波天器在超宽带基础上即可有效获取不同频段(、),在二极管的作用下即可自由切换不同的频段。
当频段为时可实现频率可重构,并满足5G系统下行工作频段通信的需求。
经研究发现,可重构5G天线具有较强的可选择性与广泛性,在智能家居、电子集成与无线传输等领域中值得应用。
基于此,文章将基于超宽带的可重构5G天线作为主要研究对象,重点阐述与其设计相关的内容,希望有所帮助。
关键词:超宽带;可重构;5G天线;设计引言近年来,现代科学技术水平不断提高,5G时代来临。
众所周知,科技和生活之间的关联度十分紧密,且科技发展会使群众生活更美好,在提高其生活质量的同时也会反作用于科学技术进步。
当前,工业与信息化部门已经赋予中国移动、电信与联通5G系统中低频段试验频率的权利。
其中,3500MHz频段被应用于电信与联通的试验中,而4900MHz与2600MHz频段被应用于中国移动试验中。
基础电信运营企业在5G系统试验过程中,工业和信息化部门的作用十分重要,进而完成基站部署,以促进5G系统基站、其他无线电台站干扰协调工作的落实,利于各类型无线电业务兼容,为5G产业快速发展提供必要保障。
为满足时代发展需求,无线通信技术也应具备集成性、智能性与简捷性特征,为国内5G产业链后续发展提供不竭动力,同时实现节省成本与缩减空间的目的,以充分利用既有资源。
在此情况下,实现超宽带状态并且可在两个5G下行通信工作频段状态间实现频率转换的设计思想逐渐形成。
在相关研究中,有学者以超宽带为基础借助二极管,实现了两种滤波(2.4兆赫兹、5.8兆赫兹)下可重构天线的设计。
方向图可重构天线对MIMO系统性能影响的研究的开题报告一、选题背景和意义随着移动通信技术的不断发展和智能终端的广泛应用,MIMO(多输入多输出)技术已成为提高无线通信系统容量和可靠性的关键技术之一。
在MIMO系统中,多台发射端和多台接收端之间可使用多个天线进行传输和接收,以提高数据传输速率和网络性能。
然而,在MIMO系统中使用的天线布局和天线数目等参数的选择对系统性能有重要影响。
目前的研究大多采用固定天线布局的方式进行模拟和测试,忽略了天线布局的动态优化对系统性能的影响。
因此,如何针对不同场景和网络需求调整天线布局,优化MIMO系统性能,成为当前研究的一个重要问题。
二、研究目标和内容本研究旨在探究可重构天线对MIMO系统性能的影响及优化策略。
具体研究目标包括:1. 建立可重构天线的多输入多输出天线系统模型;2. 分析不同天线布局方式对MIMO系统性能的影响,包括误码率、信噪比等性能指标;3. 提出一种基于天线优化的MIMO系统性能优化算法;4. 验证优化算法的有效性。
具体研究内容包括:1. 综述现有的MIMO系统天线优化算法,探究其优势和不足;2. 构建多输入多输出天线系统模型,设计可重构天线的工作方式和调整方法;3. 采取仿真和实验相结合的方式,分析不同天线布局方法对MIMO系统性能的影响,包括误码率、信噪比等性能指标;4. 基于遗传算法等优化算法,设计一种基于天线优化的MIMO系统性能优化算法;5. 使用模拟和实验验证算法的有效性。
三、研究方法本研究采用仿真和实验相结合的方式,分析不同天线布局方式对MIMO系统性能的影响。
具体分为以下几步:1. 研究现有的MIMO系统天线优化算法,探究其优势和不足,为本研究提供指导和借鉴;2. 构建多输入多输出天线系统模型,包括天线类型、天线布局、时序解调等关键参数,并设计可重构天线的工作方式;3. 利用仿真平台对不同天线布局方式进行模拟,分析其对MIMO系统性能的影响;4. 在实验中验证仿真结果,并进一步研究可重构天线的调整方法和策略;5. 基于遗传算法等优化算法,设计一种基于天线优化的MIMO系统性能优化算法;6. 采取实验验证算法的有效性,并对调整方式进行优化和完善。
手持移动终端的可重构天线设计
O 引言
目前,各种通信系统发展的重要方向之一是大容量、多功能、超宽带。
通
过提高系统容量、增加系统功能、扩展系统带宽,一方面可以满足日益膨胀的实际需求,另一方面也可以降低系统成本。
而天线作为各种无线通信系统的前端,其性能对于通信系统整体功能具有重要的影响,因此也相应的对其提出了诸如多频、宽带、小型化等要求。
随着无线通信系统的日益复杂化,单一的传统天线已经不能满足要求。
而多天线设计虽然可以满足新一代无线通信系统对天线的高要求,但是,天线数目的增多,会使设备成本、天线的空间布局等问题凸显出来。
特别是在手持移动设备上,由于空间有限,使得多天线的设计异常困难。
在这种情况下,可重构天线就具有非常明显的优势。
它可在不改变天线的尺寸和结构的情况下在天线的方向图、工作频率、极化特性等方面实现重构,从而使一个天线能够实现多个天线的功能,适应移动终端不同的应用环境和要求。
在天线的方向图可重构方面,目前的研究主要集中在采用八木形式的结构上。
即通过开关控制来改变反射器或引向器的有效谐振长度,从而实现反射或者引向作用,使天线的辐射方向发生变化。
但是,这种方式需要多个天线。
故在手持终端有限的空间下,采用这种方式有很大的困难。
另外,在天线极化方式可重构方面,研究的重点也是单贴片的天线,即通过在天线上开槽或者采用多条馈线,并在不同位置安装开关来改变开关的状态从而实现极化方式的变化,但是,这种天线的面积较大,同时采用多条馈线的结构太复杂,都不适用于实际的移动设备。
本文提出了一种用于手持移动设备的可重构天线.该天线在适当位置安装。
基于可重构技术的RFID阅读器天线的研究的开题报告一、选题背景及意义随着RFID技术的发展,RFID阅读器的应用范围也越来越广泛。
RFID阅读器有着能够读取标签信息、收发数据、实现数据处理等重要功能。
当前RFID阅读器的设计中,天线作为一个重要的部件,起到收发射频信号的作用。
目前,市场上流行的RFID阅读器天线大多采用固定的天线结构。
然而,这种固定的天线结构有着天线天线固定角度不变、读取距离短等缺点。
因此,对RFID阅读器天线的研究具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在利用可重构技术实现RFID阅读器天线的可调节性,并利用新的天线结构提高RFID阅读器的性能。
研究内容包括可重构技术的原理和设计、RFID阅读器天线的设计、性能测试以及应用场景的探索。
三、研究内容和重点1. 可重构技术的原理和设计本研究将采用可重构技术实现RFID阅读器天线的可调节性。
研究内容包括可重构阵列天线结构、可重构天线的设计和控制方法等方面的内容。
2. RFID阅读器天线的设计根据可重构阵列天线结构的特点,本文将设计一种新的RFID阅读器天线结构。
该天线结构将采用可重构天线,可调节天线的角度和频带,具有更强的适应性。
3. 性能测试本研究将对设计好的RFID阅读器天线进行性能测试,包括天线的读取距离、天线的视场范围等重要参数的测试和分析。
4. 应用场景的探索本文还将探索RFID阅读器天线在实际应用场景中的表现,包括物流管理、仓库管理、智能家居等。
四、预期成果本研究预期可以设计出一种基于可重构技术的RFID阅读器天线,可以通过可调节天线的角度和频带,具有更强的适应性。
同时,本研究还将测试其在阅读距离、视场范围等方面的性能,评估其在实际应用场景中的表现。
五、研究方法及进度安排本研究将采用实验室实验、仿真设计等方法。
预计实验及仿真设计工作将在半年内完成,可供设计和性能测试的天线样品也将在半年内制备完成。
在样品制备后,本研究将进行相关的性能测试,并根据测试结果进行优化设计。
应用于移动终端的方向图可重构MIMO天线的开题报告一、研究背景及意义近年来,移动通信系统的发展呈现出高速、多频、多天线、高速率和多用户等技术方向。
天线技术在这些变化中发挥着至关重要的作用。
由于移动终端的限制,天线必须小型化而且易于移动,因此天线的设计对于提高系统性能和用户体验至关重要。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术的应用不断扩展,对于提高频谱利用率、增加容量和距离直达性能起到了至关重要的作用。
传统MIMO天线的数量有限,这就限制了其适用范围的扩大。
为了进一步扩展其应用范围,天线技术需要得到进一步的改进和发展。
因此,可重构MIMO天线的研究和设计有着极其重要的意义。
可重构MIMO天线可以利用其可调的辐射特性和方向性,提高系统的容量和频谱利用率,同时满足载波聚合(Carrier Aggregation)和频谱切换(Spectrum Handover)等需求,是未来移动终端天线技术的主要方向之一。
本研究旨在通过研究可重构MIMO天线设计原理、互联原理、控制原理,实现可重构MIMO天线的设计、优化和集成,推动移动通信系统的发展。
二、研究内容及方法1.设计可重构MIMO天线阵列:通过调整饰品大小、布局方式和元件数量等因素,分析不同几何形状和不同手持方式对天线性能的影响,同时结合PAN、WLAN和LTE多种通信技术的要求,设计出合适的可重构MIMO天线阵列。
2.研究可重构MIMO天线的互联原理:通过分析不同类型的MIMO天线之间的互联,将其结合到可重构的MIMO系统中,建立重构天线与其他天线的互联模型,以尽可能减少互打扰和增加系统的稳定性。
3.可重构MIMO天线的控制原理:对基于智能天线的特殊需求,采用多种控制算法,实现天线模式的快速切换和信号优化处理,保证系统各方面性能的最优化。
4.样机制作:采用高性能材料、工艺和方案,进行样机制作和实际测试,验证所设计的可重构MIMO天线的性能和可靠性,为实际应用打下基础。
可重构天线设计近年来,无线通信技术得到飞速发展,系统对天线性能的要求越来越高。
大容量、多功能、超宽带是目前无线通信系统发展的重要方向,为了提高系统容量,下一代无线通信将更多的考虑采用MIMO技术。
MIMO技术指的是利用多个发射天线和多个接收天线进行无线传输的技术,在分集技术出现后多径效应在MIMO系统中作为一个有利因素被加以利用,从而改善了每一个用户的服务质量及提高了频谱利用率。
但是,随着使用天线数目的增加,通信系统的整体成本和重量也随之增加,而且会带来电磁兼容方面的问题,使得MIMO技术实现的复杂度和成本大幅度增高,不能充分发挥其技术优势。
技术相对成熟的相控阵天线又存在馈电网络复杂、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技术难度等缺点。
可重构天线在这种背景下应运而生。
可重构天线就是采用同一个天线或天线阵,通过引入开关器件控制天线的辐射结构来实现工作模式的转换,使其具有多个天线的功能。
这种天线能够根据应用需求改变其关键特性参数,如工作频率、辐射方向图、极化方式、雷达散射截面和输入阻抗等,具有不用人工干预,便于控制等特点。
可重构天线为天线技术的发展带来了一次革命,为提高无线通信系统容量、扩展系统功能、增加系统工作带宽、实现软件无线电等方面提供重要的技术保障,将对无线通信技术带来深远的影响。
可重构天线按照功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、频率和方向图同时可重构天线、极化可重构天线等。
方向图是天线的一个重要特性,在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性,因此,方向图可重构天线是可重构天线研究的重要方向。
1可重构天线基本原理天线设计是一个很复杂的电磁问题, 虽然天线的种类形形色色, 但其本质归根到底就是设计一个具有特定电流分布的辐射体。
天线所要求的各个参数都是由其辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定的。
可重构天线作为一种新型的天线, 之所以可以重构天线的参数、具有可切换的不同的工作模式, 其本质也就是通过改变天线的结构进而改变天线的电流分布来实现的。
因此, 可重构天线的设计需要高效的电磁分析手段, 而不是等同于多个传统天线的简单叠加。
目前在可重构天线设计的电磁分析中广泛使用的方法有: 时域有限差分法( FDTD) 、有限元法( FEM) 、边界元法( BEM) 、矩量法( MOM) 等。
特别是FDTD, 由于它具有建模容易、计算时间短、对电磁特性模拟精确等优点, 因此在可重构天线的设计中有很大的应用价值。
2频率可重构天线理想的频率可重构天线指的是保持天线其他特性不变,在一定范围内具有对频率的调谐或切换能力的大线。
重构天线工作频率的方法有:加载开关,加载可变电抗元件,改变天线机械结构,以及改变天线的材料特性。
这些方法都依据相同的工作原理:改变大线的有效电长度从而使相应的L作频率发生变化。
线天线,环天线,缝隙天线和微带天线都属于谐振天线。
对于这些类型的大线而言,天线的有效电长度主要决定了天线的工作频率、带宽(分数带宽一般不超过10%,常见数值在1%到3%之间)和天线上的电流分布。
比如,对于传统的线性双极大线,一阶谐振发生在天线长度接近半个波长处,这时天线表面的电流分布导致了水平全向的辐射模式。
因此,如果我们希望使该天线工作于更高的频率,我们可以缩短双极天线的长度,而这个长度对应于改变后的工作频率的半个波长,这样便达到了频率重构的目的。
以上准则不仅对于双极大线成立,也同样适用于环天线、缝隙天线和微带天线。
2.1开关可重构天线的有效电长度可以通过加载开关的方法加以控制改变,从而达到重构天线频率的目的,比如光学开关,PIN二极管开关,FET开关,以及射频为电子机械系统——MEMS开关等。
据文献中介绍,光学开关相对于其他类型的开关,有助于减少开关数量并且降低开关偏置线的影响。
2.2加载可变电抗加载可变电抗元件的重构方式与加载开关的重构方式基本相同,两者的区别只在于,前者能够在一定范围内实现对频率的离散切换,后者则可以在儿个频率之间进行连续调谐。
文献中一种连续调谐微带贴片天线,就是在天线的两辐射边分别加载变容一极管。
变容管的反偏电压范围在0到30V之间,对应其电容值可以从24连续变化至0.4pF。
随着偏置电压的改变,加载贴片边缘的电容值对天线的有效电长度进行调谐,由此可获得一个大带宽连续频率调谐范围。
2.3改变机械结构相对于电重构方式,采用机械方式重构天线结构能够获得更大的频率变化,不论是在开关离散重构还是连续变化重构的情况下。
这种重构方式的主要挑战在于天线的物理设计,激励机制,以及在结构发生巨大的变化的同时对天线其他特性性状的保持上。
一种通过机械结构变化而连续调谐天线频率的的例子是一个磁制动微带天线。
天线工作于26GHz附近。
在天线表面附着一层很薄的磁材料,天线的辐射片与介质基片构成一定的角度.利用一种被称为塑料变形组装的微机械加工过程,对该天线施加外加的DC磁场可以使粘合在基片上的弯折塑料部分变形,从而导致辐射贴片与基片的夹角发生变化。
角度上小的改变会导致工作频率的变化而保持辐射特性无明显变化;而大的角度变化则在改变工作频率的同时,使天线的辐射方向图也发生明显的改变。
特别是当贴片与水平基片之间的仰角超过45度时,天线的方向图更接近一个喇叭天线,而当仰角接近90度时,天线的方向图则过渡为单极天线的形式。
2.4改变材料特质虽然对导体重构的设计思想在可重天线设计中占主导地位,改变天线的材料特性同样能够到达对天线频率的调谐。
应用静电场可以改变铁电体材料的相对介电常数,而应用静磁场可以改变铁氧体材料的相对磁导率。
这些相对介电常数和磁导率的变化会导致天线有效电长度的改变,从而改变天线的工作频率。
这一方法本质上的一大优点是,这类材料的相对介电常数和磁导率比较一般常用材料的相应数值要高,这可以显著减小天线的尺寸。
而这一方法的主要缺点则是,这些标准铁电体和铁氧体材料(通常厚度在毫米量级)相对于其他类型基片的高传导率会严重损害天线的效率。
3极化可重构天线天线极化可重构性作为一种附加的自由度,通过在系统使用中切换天线的分集方式,可以有助于提高系统在变化的环境中对干扰信号的免疫能力,从而达到改善链路质量的效果。
天线表面的电流方向决定着天线远区电场的极化方式。
为获得极化可重构性,天线结构,材料特性,或者馈电结构必须改变天线表面的电流方向。
极化可重构可以是不同方向的线极化之间的重构、左旋或右旋圆极化之间的重构,或者是线极化与圆极化之间的重构。
达到这些改变的机制(比如改变开关状态或结构)与前面描述的频率重构机制基本相同,当然,它们具体的实现方式有所差异。
该种重构性主要的实现困难在于,在实现极化可重构性的同时要保持天线的阻抗或频率特性的稳定。
由于微带天线易于产生线极化和及圆极化波的优点,现今文献中报道的极化可重构大线设计基本都是基于微带天线形式的。
Fries等人研制了一种带有PIN三极管开关的缝隙环天线。
该天线可以实现线极化与圆极化、或左旋与右旋圆极化状态之间的切换。
对于线极化/圆极化设计,将位于45°和一135°方向的两个二极管正偏可获得线极化特性,反偏则获得圆极化特性。
为实现左旋与右旋圆极化状态之间的重构,在设计中增加了对称的不连续结构。
在两种设计中,为开关提供适当的OC偏置的同时又要保证RF 信号的连续性(采用电容连接地平面各部分),所以对地平面的设计尤其重要。
该结构说明了相对于传统的固定天线,为使天线具有可重构性需要附加元素的重要性——基本辐射结构可能大致相同,但是在提供DC偏置连接和保持RF信号稳定方面则需要做重大调整。
4方向图可重构理想的方向图可重构天线指的是,在保持天线其他特性参数不变的情况下对辐射方向图具有调节能力的天线。
天线辐射结构上电流或磁流的分布情况直接决定了天线的空间辐射方向图的形状。
由于这种源电流与由其导致的辐射方向图之间的对应关系,使得在保证频率特性不发生很大改变的前提条件下获得方向图重构性能变得十分困难。
天线设计者首先要确定所需的电流分布(包括幅度和相位信息)。
一旦所需的电流分布拓扑结构确定下来,设计者根据这一点选择一种基本的天线形式,然后对其做必要改动最后实现期望的电流分布形式.这一设计过程与阵列合成技术十分相似。
剩下的任务就是考虑如何修改设计以保证天线终端的阻抗特性不发生大的改变,或者为改变的阻抗特性提供可调节的补偿匹配电路。
在某些情况下,可以选择诸如反射器天线或寄生祸合天线结构。
这类天线的输入端与天线结构的重构部分具有更好的隔离,这就允许天线的阻抗特性不随方向图的重构而发生改变。
5国内外研究现状虽然可重构天线在近年来得到了高度重视,并且研究发展迅速,但是在具体实现上还存在一些难点和瓶颈。
首先,开关的引入会影响天线的电流分布,天线产生的辐射场,对射频开关的性能也会带来影响,而目前有不少关于可重构天线的研究并没有采用真实的开关。
其次,可重构天线的研究成果中极少提到偏置电路的设计思路。
最后,可重构天线包含了天线本身、射频开关、直流偏置电路等方面的内容,而绝大部分的研究仅限于开关和天线本身,很少有对可重构天线进行整体性研究的例子。
通常为了衡量天线的性能,我们关注天线的两种类型参数性能,一是天线的输入端口阻抗随频率变化的性能(或称天线的频率响应特性);一是天线的远场辐射性能(或称辐射模式)。
天线作为一种换能器装置能够将波导中传播的导行波转化为自由空间传播的电磁波。
因此天线兼具路和场的性质。
作为电路一部分的天线模块,相对于馈线来说是一个一端口负载元件,其输入阻抗和带宽由天线类型、天线表面源分布情况和周围环境等因素决定。
尤其是输入阻抗,对于馈电点附近的物理细节十分敏感.另一方面,电磁波的辐射是由时变电流元和磁流元产生的,作为空间辐射源的天线模块,其上的时变源的分布状态决定着它的远场辐射模式。
改变天线的表面电流或磁流分布状态就能够改变它的空间辐射特性(这也是重构天线辐射模式的着眼点),但同时天线的频响特性也发生变化;反之为了改变天线的频率响应而改变天线表面的源分布也会影响其空间辐射性能。
由此我们可以获得如下结论:对天线的频率响应和辐射模式参数的两者之一进行重构势必会影响天线另一个参数的性能。
即,频率响应的改变会对辐射模式产生影响:而天线辐射模式的变化也同样会影响天线的频率响应性能。
而可重构天线终极的研究目标是希望获得对天线的各个参数进行分别独立控制的能力。
因此这种频率响应与辐射模式之间的关联性质成为可重构天线设计者面临的最大挑战。
国内外对可重构天线重构参数的研究主要集中在频率、方向图、极化方式等方面,其中频率可重构天线的研究成果较多。
近来,人们将分形天线引入到可重构天线研究中,在分形天线口径的适当位置安装MEMS开关,通过调节开关状态,可以实现天线的频率重构或方向图重构。