宽带极化与方向图可重构天线研究

随着无线通信系统的快速发展, 宽带可重构天线将在未来发挥巨大作用.文中综述了四种宽带极化与方向图可重构天线, 它们都具有提高通信系统容量, 消除极化失配, 扩大辐射范围等特点.首先介绍了一种宽带的多线极化可重构天线.此款天线基于L型探针馈电的贴片天线, 实现了0°, 45°, 90°以及—45°极化的选择, 具有宽带、低剖面、高增益的特点.其次, 同样基于L型探针馈电的贴片天线, 通过引入一个输出相位可重构的功分馈电网络, 实现了宽带的圆极化可重构天线, 其同样具有宽带、低剖面、高增益的特点.除了极化可重构天线, 文中还介绍了两款方向图可重构天线, 可分别实现线极化以及圆极化的全向锥状波束以及定向辐射波束的方向图可重构.前者是基于宽带的单极子贴片天线跟L型探针馈电的贴片天线的有机结合.后者是基于环缝隙的贴片天线配合激励端口可重构的功分馈电网络的组合.此两款天线均具有结构紧凑、宽带、增益稳定的特点.     

一种高增益的可重构广角天线研制

文章提出一种新型的形似"大"字的高增益、方向图可重构广角天线,研究了天线的重构机理,天线E面和H面的3dB角宽分别达到120°和115°,并同时保持7dB的高增益。本文制作和测试了2.4GHz的天线模型,测量结果与仿真值吻合良好,证明了天线结构的有效性并实现了方向图的可重构。     

频率方向图复合可重构寄生单极子天线阵列

提出了一种能应用于无线通讯系统的新型介质支撑开关寄生阵列天线.基于八木天线原理,天线可以实现频率及方向图的复合可重构.所引入的开关用来切换不同状态的工作频率并实现方向图的扫描.地支结构用来改善天线的阻抗匹配并展宽频带.测量结果表明:天线阵列可以在保证回波损耗小于-10 dB的情况下完全覆盖1710～1880 MHz、1...     

基于多任务贝叶斯压缩感知的稀疏可重构天线阵的优化设计

建立方向图可重构天线的联合稀疏模型,基于多任务贝叶斯压缩感知理论提出一种稀疏可重构天线阵的优化设计方法.该方法在实现方向图精确重构的同时可以大幅减少天线数量,节省平台空间,降低设计成本.首先基于多任务贝叶斯压缩感知理论建立多目标方向图的稀疏优化模型,根据权值向量的先验概率分布,利用快速相关向量机估计超参数的最大后验概率来得到多组阵元位置及其激励,实时改变激励以获得不同方向图的稀疏逼近.仿真验证了该方法能够以较少的阵元个数和较高的方向图拟合精度快速实现方向图重构.     

基于平面分形结构的方向图可重构天线设计

设计了一种基于二阶Hilbert分形曲线的方向图可重构天线,缩小了天线尺寸,加宽了频带,简化了制作工艺.采取有效措施改善了天线性能,使天线相对带宽由11.8％提高到87.3％,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz.经过实物测试与仿真的结果比较可见,该天线具有频带宽,结构简单、易制作加工、性能良好等特点.     

一种对称型方向图可重构天线的设计

设计了一款对称型结构的方向图可重构天线,该天线可以工作在3.8GHz-6GHz频段.采用同轴馈电方式,辐射贴片通过开关S1、S2、S3和S4、S5、S6分别与左右两侧的寄生贴片相连.通过PIN二极管开关的"开"和"关"状态,辐射贴片给两侧的寄生贴片选择性的馈电,从而实现方向图可重构.天线在PIN二极管的控制下工作在两种模式下,在两种模式下频率、带宽特性相同,只有辐射方向图发生变化.本文利用HFSS软件对设计进行仿真分析,仿真结果表明,该天线在这两个频段内的回波损耗都小于-10dB,有较好的阻抗匹配特性.     

应用于感知物联网的方向图可重构超高频RFID标签天线

提出了一款新颖的应用于感知物联网的方向图可重构的RFID超高频电子标签天线。该RFID超高频电子标签天线为应用于金属物品的偶极子天线,创新地在RFID超高频电子标签天线中采用汉字结构;偶极子天线应用"铰链型"可旋转结构,在0~90°范围内调控超高频电子标签天线的偶极子臂的夹角,进而实现电子标签天线的阻抗实部在0~90Ω范围以及虚部在150~260Ω范围内可调,方向图在边射(约0°)和前向端射(约-90°)范围内调控;在该超高频天线偶极子臂夹角固定为某一特定角度(以60°为例)的前提下,通过在"铰链型"天线的上层加一层介质和电磁带隙栅格结构进一步调控方向图的辐射方向(以60°夹角为例,可进一步调控30°~40°)。实际测试结果验证了RFID超高频电子标签天线的可翻转偶极子臂对方向图的调控性,以及EBG结构对方向图辐射方向的可调控性。在此探索了可重构天线在RFID超高频电子标签天线的延伸,尤其提出并验证了可翻转偶极子臂以及EBG对RFID超高频电子标签天线的方向图及方向图辐射方向的可调控性能。     

一种用于手持移动终端的可重构天线设计

提出了一种可用于手持移动终端的可重构天线的设计方法。该天线安装有两＋RF—PIN开关,可通过一个直流控制电路控制开关的状态,以使天线的极化方式和辐射方向图发生变化,从而实现极化可重构和方向图可重构。该天线结构紧凑,易于与电路板集成在一起,在移动终端中有良好的应用价值。     

等离子体天线的基本特性仿真

等离子体天线具有隐身、动态重构等不同于金属天线的独特的物理性质,在卫星遥感、通信、导航领域具有潜在的应用前景。为了研究等离子体频率对天线特性的影响,采用三维电磁仿真软件建立了柱形等离子体天线模型,在此基础上,针对等离子体频率对等离子体天线的S11曲线、方向图、增益等性能的影响进行了仿真分析,并给出了相关结论。     

唯相位方法实现方向图可重构阵列天线

使用唯相位方法设计方向图可重构天线,对阵列的激励电流幅度和相位同时进行优化,得到一组电流幅度值,使它适用于多种形状的方向图,同时得到与每种方向图对应的相位值。优化算法选用实数编码的遗传算法。为了把设计结果应用于实践,文中还对电流幅度的分布进行了一定的限制,设计出了具有2种工作状态的方向图可重构天线,最后给出了仿真结果,结果表明,文中讨论的方法在设计方向图可重构天线方面是有效的。     

可重构轨道角动量天线的研究进展

可重构轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）天线技术是突破通信瓶颈的关键技术之一，其在视距（Line of Sight,LOS）通信中的优势可以广泛应用于数据中心的信息交换、无人机空对地通信、无线回程通信和雷达探测等领域。总结了目前常见的模数、极化、方向图和混合可重构OAM天线及其实现形式，比较了当前可重构OAM天线的性能，展望了未来可重构OAM天线在无线通信领域的发展方向，为新型可重构OAM天线的研究与优化提供参考。可重构OAM天线的研究对无线通信系统的发展具有重要意义，在可重构OAM天线下一步的发展中，需要将新型材料与金属结构相结合，基于均匀环形阵列（Uniform Circular Array,UCA）原理的新型可重构OAM天线仍是研究重点。     

基于可重构天线的时间反演安全通信方法

方向图可重构天线可以选择信号传播的空间信道,而时间反演技术可以回溯信号的传播路径(空间聚焦特点)。因此,文中将时间反演技术和方向图可重构天线技术结合可以产生多个具有不同截获位置的信号。将信息分别调制到这些信号上,可以改善信息传播的安全性。文中,利用MATLAB所构建的电磁仿真模型模拟室内空间环境,对这一方法进行了仿真研究。     

一种X 和Ka 波段频率可重构Koch分形振子天线研究*

将射频开关和Koch分形振子相结合,设计了一款结构紧凑的可工作于X和Ka两个波段的频率可重构天线,所设计的天线长度约为相同谐振频率普通振子天线的80％.天线工作于Ka频段时,由于天线中被射频开关断开的其它部分对其辐射性能的影响严重,会使Ka频段的方向图发生严重变形,因此我们又对天线进行了改进优化.改进后的天线由Koch分形振子和其前端另外延伸增加的一普通振子构成,改进天线在X频段和Ka频段的性能分别由Koch分形振子和普通振子所决定.仿真和实测结果表明:改进优化后的天线在X和Ka两个频段都具有良好的性能.     

一种新型的波导缝隙频率可重构天线的研究与设计

设计了一种基于硅基等离子体的波导缝隙频率可重构天线.首先对横向PIN二极管进行了介绍,并以横向PIN二极管为基础提出了一种双横向PIN二极管结构,叙述了双横向PIN二极管的工作原理.其次,结合双横向PIN二极管和波导缝隙天线,提出了一种新型的波导缝隙频率可重构天线,并对天线进行建模与仿真,仿真结果表明:该天线实现了103.5、104和104.5 GHz的频率可重构.     

同频方向图可重构印刷振子天线设计

为了在同一副天线、同一频段实现方向图可重构,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过改变开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式。单极子辐射全向方向图,带反射器的偶极子辐射方向图为定向。利用Ansoft HFSS10.0 仿真软件对天线尺寸进行了分析和优化。仿真结果表明：开关断开、闭合时,天线实现 了在2.34～2.64GHz 工作频带上的定向和全向方向图;在2.45GHz 处,最高点增益分别为6.7dB 和3.1dB。     

一种加载圆锥单极子天线的设计与实现

介绍了一种加载圆锥单极子天线的设计,加载圆锥单极子天线具有形式简单、频带宽、交叉极化低和增益高的优点.通过电磁仿真软件,计算了天线的驻波比和方向图随频率的变化规律.分析表明文中的天线超宽带、全向,满足驻波比的要求,具有良好的应用前景.     

一种移动终端多天线方向图重构快速选择算法与基于滑动时间窗的加速实现

 多输入多输出(MIMO)系统中,天线选择技术可以在降低复杂度的同时,有效地提高系统的性能.但对于天线安装空间受限的小型终端,天线的数目将受到很大限制,本文结合方向图可重构技术,考虑基于线性接收机的空间复用系统,通过在已选择的发射天线上采用等功率分配等增益传输以减少反馈信息量.在此条件下,推导出空间相关衰落信道下自适应发射天线选择的统计容量公式下限,然后,在此基础上提出基于方向图重构的发射天线快速选择方法以最大化该容量值.此外,在实现中提出了一种基于滑动时间窗的梯度更新估计模型,缩短了算法所需时间.     

一种基于蝴蝶结型的天线单元的设计与实现

介绍了一种基于蝴蝶结型天线形式的天线阵天线单元的设计,蝴蝶结型天线具有形式简单、频带宽、交叉极化低和增益高的优点。通过电磁仿真软件计算了天线的驻波比和方向图随频率的变化规律。分析表明,该文中的天线单元超宽带、全向,满足驻波比的要求,具有良好的应用前景。     

五元印刷单极子方向图可重构阵列天线*

设计制作了一种用于无线通信移动终端的方向图可重构阵列天线.该阵列天线由一个激励单极子和四个长度可调的寄生印刷单极子组成,可工作于两种模式,阵列波束在方位面内有八种不同的指向.通过控制PIN开关的状态,寄生单元可以在引向器和反射器之间切换状态,方向图的主瓣指向开关断开的阵元方向.阵列天线方向图可以以45°步长覆盖方位面,工作频带覆盖WiMAX (3.40-3.69GHz)频段,辐射增益大于6dBi.在两种模式中各选取了一个指向状态,对其回波损耗和方向图进行了实测,实测结果与仿真结果吻合较好.     

基于S-PIN二极管的频率可重构天线设计

基于固态等离子体表面P-I-N(S-PIN)二极管设计了一款可重构天线,该天线用多个S-PIN单元代替金属作为辐射器。在一种激励模式下,天线作为单极子天线辐射;在另一种激励模式下,天线作为偶极子天线进行辐射。天线实现了X波段到Ka波段的频率可重构,即在X波段和Ka波段分别有2个工作频点,2个频段均有广泛用途,可适用于一些要求宽频带范围内频率可重构的场合。