极化可重构天线研究与设计
发布时间：2021-01-03 00:25
近年来,随着通信系统的不断发展,可重构天线成为天线研究领域的热点。大量新的设计方法和天线模型不断的涌现出来。这种天线能够在不改变自身机械结构的情况下,通过非机械的手段来改变其工作频率、辐射方向图、极化方式和输入阻抗等特性参数,称之为电控可重构天线。电控可重构天线主要通过使用PIN二极管开关或者射频微机电（RF MEMS）开关控制天线的辐射结构来实现工作模式的切换。电控可重构天线中的极化可重构天线能够增加独立的收发通道而不增加天线体积,尤其适用于体积受限的移动通信端。此外,极化可重构天线可以实现频率复用、消除通信系统中多径衰落,通过极化状态的控制改善通信系统和遥感系统的性能。极化可重构天线应用前景十分广阔,从商业应用到军事应用,尤其是现在迅速发展的无线通信领域和导航领域。本文设计了两款可用于无线通信系统的天线,一款是基于环形缝隙的左旋圆极化天线,另一款是极化可重构天线。1.基于环形缝隙的左旋圆极化天线,采用在接地面合适的位置刻蚀环形缝隙的方式实现圆极化辐射,天线的中心频率是2.45GHz,工作于2.4-2.5GHz频段内,天线在中心频率处的阻抗系数S11小于-15dB,S11小于-10d...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１加载可变电容的频率可重构天线??Ｆｉｇ．?１－１?Ｖａｒｉａｂｌｅ－ｃａｐａｃｉｔｙ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ?ａｎｔｅｎｎａ??
山东科抟大学硕士学位论文?绪论??如图１－２所示，是一个微带缝隙天线的模型，在贴片上开一个矩形缝隙，??在缝隙上加载了三个开关，这三个开关交替通断，可以改变电流的路径，从而??使得天线可以在不同频率间相互转换。??二是通过使用开关元件切换选择天线的不同工作结构，从而实现天线多种??模式的选择［１２］。当前使用的开关大多是ＭＥＳＦＥＴ开关、ＰＩＮ开关、ＭＥＭＳ开关。??其中，最常用的是ＰＩＮ二极管，它具有响应速度快，体积小，设计灵活的特点，??但是其插入损耗较大，隔离性较低。而ＭＥＭＳ开关则具有低寄生电容，超宽带，??高度线性的特点，但它需要更高的偏置电压，且切换速度较慢［１３１。此外，开关??需要通过偏置网络去驱动，而外加的网络或多或少会恶化天线的性能。因此，??开关的选择在一定程度上也影响了天线的性能。如图１－３所示是一款频率可调??的微带天线示意图。两个对称的切角矩形中间用五个ＰＩＮ二极管连接，通过二??极管的交替通断可以改变天线的辐射体结构
山东科技大学硕士学位论文?绪论??明显变化。如图１－４所示，是Ｇｅｒｍａｎｙ设计的一种新的可重构的超平面微带贴??片天线。该设计采用微加工工艺，工作于２６ＧＨｚ左右。天线表面覆盖有一层薄??薄的磁性材料，从基板释放。外部直流磁场的施加引起天线在与微带馈线连接??的边界点发生塑性变形，导致贴片以一定角度定位在基板上方。该天线可用于??扩展或增强传统平面阵列的功能Ｍ。??Ｘ?Ｌ?■?￣??ｌｉ??Ｔ?Ｈ???ｌ?ｌ??图１－４超平面微带贴片天线??Ｆｉｇ．?１－４?Ｕｌｔｒａ－ｆｌａｔ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｐａｔｃｈ?ａｎｔｅｎｎａ??四是改变材料特性。这类天线通常是采用铁氧体或铁电体材料作为基片，??通过施加可变的电磁场改变材料中的介电常数，相对磁导率等参数使得导体上??的谐振电流分布发生变化，从而获得天线不同的辐射特性Ｍ。如图１－５所示是??使用ＨＦＳＳ设计的一款工作于３．７ＧＨｚ的矩形微带天线。??辐射贴片??同轴探针?／??ＦＲ４?板??空气介质?＂??＿?＿＿＾?＾??接地板??图１－５改变空气层高度的贴片天线??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｈａｎｇｅ?ａｉｒ?ｌａｙｅｒ?ｈｅｉｇｈｔ?ｏｆ?Ｐａｔｃｈ?ａｎｔｅｎｎａ??该天线介质基片采用ＦＲ４环氧树脂板（ＦＲ４Ｅｐ〇ｘｙ），用５０Ｄ的同轴探针进??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带天线圆极化技术概述与进展[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电波科学学报. 2002(04)
[2]小型宽带微带天线的研究进展[J]. 陈雅娟,龙云亮. 系统工程与电子技术. 2000(07)
[3]用于通信领域中的MEMS器件[J]. 刘泽文,李志坚,刘理天. 电子科技导报. 1999(07)
博士论文
[1]射频MEMS可重构单片电路研究[D]. 郁元卫.南京大学 2012
硕士论文
[1]圆极化微带天线的宽频带多频段技术研究[D]. 赵波.西安电子科技大学 2010
本文编号：2953942
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１加载可变电容的频率可重构天线??Ｆｉｇ．?１－１?Ｖａｒｉａｂｌｅ－ｃａｐａｃｉｔｙ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ?ａｎｔｅｎｎａ??
山东科抟大学硕士学位论文?绪论??如图１－２所示，是一个微带缝隙天线的模型，在贴片上开一个矩形缝隙，??在缝隙上加载了三个开关，这三个开关交替通断，可以改变电流的路径，从而??使得天线可以在不同频率间相互转换。??二是通过使用开关元件切换选择天线的不同工作结构，从而实现天线多种??模式的选择［１２］。当前使用的开关大多是ＭＥＳＦＥＴ开关、ＰＩＮ开关、ＭＥＭＳ开关。??其中，最常用的是ＰＩＮ二极管，它具有响应速度快，体积小，设计灵活的特点，??但是其插入损耗较大，隔离性较低。而ＭＥＭＳ开关则具有低寄生电容，超宽带，??高度线性的特点，但它需要更高的偏置电压，且切换速度较慢［１３１。此外，开关??需要通过偏置网络去驱动，而外加的网络或多或少会恶化天线的性能。因此，??开关的选择在一定程度上也影响了天线的性能。如图１－３所示是一款频率可调??的微带天线示意图。两个对称的切角矩形中间用五个ＰＩＮ二极管连接，通过二??极管的交替通断可以改变天线的辐射体结构
山东科技大学硕士学位论文?绪论??明显变化。如图１－４所示，是Ｇｅｒｍａｎｙ设计的一种新的可重构的超平面微带贴??片天线。该设计采用微加工工艺，工作于２６ＧＨｚ左右。天线表面覆盖有一层薄??薄的磁性材料，从基板释放。外部直流磁场的施加引起天线在与微带馈线连接??的边界点发生塑性变形，导致贴片以一定角度定位在基板上方。该天线可用于??扩展或增强传统平面阵列的功能Ｍ。??Ｘ?Ｌ?■?￣??ｌｉ??Ｔ?Ｈ???ｌ?ｌ??图１－４超平面微带贴片天线??Ｆｉｇ．?１－４?Ｕｌｔｒａ－ｆｌａｔ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｐａｔｃｈ?ａｎｔｅｎｎａ??四是改变材料特性。这类天线通常是采用铁氧体或铁电体材料作为基片，??通过施加可变的电磁场改变材料中的介电常数，相对磁导率等参数使得导体上??的谐振电流分布发生变化，从而获得天线不同的辐射特性Ｍ。如图１－５所示是??使用ＨＦＳＳ设计的一款工作于３．７ＧＨｚ的矩形微带天线。??辐射贴片??同轴探针?／??ＦＲ４?板??空气介质?＂??＿?＿＿＾?＾??接地板??图１－５改变空气层高度的贴片天线??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｈａｎｇｅ?ａｉｒ?ｌａｙｅｒ?ｈｅｉｇｈｔ?ｏｆ?Ｐａｔｃｈ?ａｎｔｅｎｎａ??该天线介质基片采用ＦＲ４环氧树脂板（ＦＲ４Ｅｐ〇ｘｙ），用５０Ｄ的同轴探针进??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带天线圆极化技术概述与进展[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电波科学学报. 2002(04)
[2]小型宽带微带天线的研究进展[J]. 陈雅娟,龙云亮. 系统工程与电子技术. 2000(07)
[3]用于通信领域中的MEMS器件[J]. 刘泽文,李志坚,刘理天. 电子科技导报. 1999(07)
博士论文
[1]射频MEMS可重构单片电路研究[D]. 郁元卫.南京大学 2012
硕士论文
[1]圆极化微带天线的宽频带多频段技术研究[D]. 赵波.西安电子科技大学 2010
本文编号：2953942
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