可重构天线设计文献综述

 2022-11-01 14:22:04
  1. 文献综述:

早在二十世纪三十年代,就有人提出了可重构天线的理念。费尔德曼和夏普勒斯就使用相位调节器来调整二元阵列天线的零点。

可重构天线按功能可分为频率可重构天线、方向图可重构天线、极化可重构天线和多电磁参数可重构天线。按照可重构的方法手段,又可以分为电子器件可重构,机械可重构及改变天线的材料特性三大类。

参考文献[1]是一篇可重构天线的概述性论文,主要介绍了过去和现在应用与可重构天线中的各种技术,从早期的机械可重构部件,到现代的半导体技术和改变材料特性,每项技术都附有案例和图示。具体内容包括:机械可重构部件、可重构阵列、半导体开关、MEMS开关、变容二极管、电导率可变材料、介电常数可变材料、磁导率可变材料和活性材料。近年来,半导体和MEMS开关成为可重构天线研究的重要内容。此外,材料研究或将成为可重构天线新的研究方向。

在参考文献[2]中,作者提出了一种波束宽度可重构的微带天线方案。该设计方案将两个尺寸可调的寄生贴片沿H平面分别放置在探针馈电贴片的左右两侧。每个寄生贴片附加一个变容二极管以及相应的偏置网络,用来改变其电尺寸。由于辐射波束宽度是由寄生贴片的尺寸控制的,通过在变容二极管上施加直流偏置电压可以改变二极管的电容值,进而改变天线辐射的波束宽度。两个变容二极管的偏置是统一的,这样整个天线的重构可以由一个直流信号控制。电容的变化范围从0.5 pF范围为2.5 pF,相应的,天线波束宽度的范围从50°到112°,在调节范围内,天线增益在6dBi到8.6dBi之间变化。

在参考文献[3]中,作者提出了一个基站天线的波束重构方案,用三个磁电双极子组成的阵列实现。调节中间极子激励电流的相位,可以使天线的工作模式在窄波束和宽波束之间变化。该天线有较低的交叉计划和较低的向后辐射。E平面的半功率波瓣宽度为70°到74°,H平面半功率波瓣宽度是可调的,从37°到136°。

参考文献[4] 对微电子机械开关(MEMS)进行介绍。MEMS开关是应用于可重构天线中的一项重要技术。它在结构上采用导电性极好的薄膜,当射频信号通过时损耗极低。此外,MEMS开关是I-V线性器件,可以减小由非线性器件引入的失真,容易实现电压控制,而且,由静电控制的MEMS器件消耗的功率很小。MEMS开关功耗低,插入损耗低、隔离度高,体积小、重量轻、便宜,兼具机械开关和半导体开关的优点,于FET和PIN二极管相比有明显的优势。该论文主要介绍了MEMS开关的结构、工作原理、物理特性,并对MEMS开关在微波集成电路中的发展前景作出预测。

参考文献[5]提出了一个抑制旁瓣电平的模式可重构宽角度扫描阵列。这个方案的核心是用一种新型的模式可重构天线来抑制旁瓣电平。该天线由一个单极子天线和两个寄生条带组成,每个条带在PIN二极管开关的作用下,可以重构成反射器或导通器,由此让波束发生偏转。

参考文献[6]提出了一个工作频率可重构的双频带缝隙天线。通过在天线缝隙的正确位置加装变容二极管可以达到双频工作的效果。在该缝隙天线附加集总电容可以降低天线的第一和第二谐振频率。不过频率变化并不完全由电容值决定,变容二极管的位置也对频率有影响。将变容二极管放在合适的位置,可以单独控制天线的第一或第二谐振频率。该天线的一个重要特点是辐射模式、极化方式、极化纯度在两个频带内以及整个频率调节范围内都保持不变。

参考文献[7]提出了工程上提升微带天线增益和效率的方法。很多可重构天线微带天线为基础构造的。天线的增益和效率是非常重要的指标。微带天线小型化使得天线的欧姆损耗增加,进而降低了天线的增益和效率。工程上可以用多个薄型导体叠加取代一个厚的导带的方法,在不改变天线构造的情况下降低欧姆损耗,以提升增益和效率。在导体厚度不变的情况下,层数越多,导体损耗越低。不过这项技术上针对天线的欧姆损耗,当欧姆损耗并不严重时,使用该技术对天线增益和效率的提升不明显。

参考文献[8]研究了微带八木天线的频率响应特性和辐射特性。利用仿真软件分析了八木天线反射贴片、激励贴片和引向贴片尺寸和各贴片间距对耦合场强度和相位的影响,解释了天线频率响应和辐射方向图变化的原因。介质基板的厚度影响带宽和谐振频率,激励贴片尺寸由工作频率决定,调整馈电点位置可以获得较好的匹配效果,贴片间距影响耦合场强度。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

发小红书推广免费获取该资料资格。点击链接进入获取推广文案即可: Ai一键组稿 | 降AI率 | 降重复率 | 论文一键排版