频率和方向图可重构天线设计*
电子技术应用
赵虎辰1，唐涛2，3，黄和平2，3，张谢逊2，3
（1.中国电子科技集团公司第五十四研究所 遥控遥测专业部， 河北 石家庄 050081； 2.西南民族大学 电子信息学院，四川 成都 610225；3.国家民委 电子信息工程重点实验室，四川 成都 610041）
摘要： 提出了一种可重构频率和方向图的微带贴片天线设计方案，其由带倒“Ω”形缝隙地板和辐射单元构成。改变加载在地板缝隙中心处的二极管的工作状态，可重构天线的局部结构和表面电流分布，从而实现天线工作频率和辐射方向图的重构。从仿真和测试结果来看，该设计可以实现单频和双频两种工作模式，具备良好的可重构性。当二极管导通时，该天线为单频工作模式，其谐振频点位于3 GHz，工作带宽可覆盖WIMAX主要频段；而当二极管截止时，天线处于双频工作模式，其谐振频点分别位于3 GHz和5.8 GHz处，工作频带可覆盖WIMAX和部分WILAN频段。此外，不同工作模式下，该天线的远场方向图也随之改变。
中圖分類號：TN828.4 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234089
中文引用格式： 趙虎辰，唐濤，黃和平，等. 頻率和方向圖可重構(gòu)天線設計[J]. 電子技術(shù)應用，2023，49(9)：21-25.
英文引用格式： Zhao Huchen，Tang Tao，Huang Heping，et al. Design of frequency and radiation pattern reconfigurable antenna[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(9)：21-25.
中文引用格式： 趙虎辰，唐濤，黃和平，等. 頻率和方向圖可重構(gòu)天線設計[J]. 電子技術(shù)應用，2023，49(9)：21-25.
英文引用格式： Zhao Huchen，Tang Tao，Huang Heping，et al. Design of frequency and radiation pattern reconfigurable antenna[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(9)：21-25.
Design of frequency and radiation pattern reconfigurable antenna
Zhao Huchen1，Tang Tao2，3，Huang Heping2，3，Zhang Xiexun2，3
(1.Department of Remote Control and Telemetry， The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Shijiazhuang 050081， China； 2.College of Electronic and Information， Southwest Minzu University， Chengdu 610225， China； 3.Key Laboratory of Electronic and Information Engineering， State Ethnic Affairs Commission， Chengdu 610041， China)
Abstract： A frequency and pattern reconfigurable microstrip patch antenna is designed, which consists of a metal floor with an inverted "Ω" slot and a radiation patch, printed on both sides of the substrate. By changing the operating state of the switching diode located at the center of the floor slot, the local structure and the surface current distribution of the antenna will change, and the antenna's working frequency and direction pattern will be reconstructed. The simulation and measurement results show that the antenna can work in both single-frequency and dual-frequency modes. When the diode is in the on-off state, it first works in single-frequency mode, the resonant frequency of the antenna is at 3 GHz, and its working bandwidth covers the main frequency band of world interoperability for microwave access (WiMAX). While the diode is in the cut-off state, the resonant point of the antenna is at 3 GHz and 5.8 GHz respectively, realizing the dual-frequency working mode. And the operating band covers WIMAX and part of the wireless local area networks (WLAN) band, and the antenna far-field pattern changes with different working modes.
Key words : reconfigurable；radiation pattern；frequency；WLAN
0 引言
近年來，隨著現(xiàn)代雷達和通信技術(shù)的不斷成熟，通信系統(tǒng)在小型化、多頻段、超頻段、大容量以及功能多樣化方面得到了迅猛發(fā)展。同樣的物理結(jié)構(gòu)和尺寸，可重構(gòu)天線賦予多個天線的功能，從而使一個天線或天線陣具備多個天線的能力。這種技術(shù)顯著降低了系統(tǒng)所需的天線數(shù)量，進而縮減了系統(tǒng)的成本、重量和體積，同時還顯著提高了系統(tǒng)的電磁兼容性。因此，可重構(gòu)天線技術(shù)受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注[1-6]。重構(gòu)天線又稱為自組構(gòu)天線，一般通過輻射單元表面電流或輻射口徑場的改變實現(xiàn)天線電性能的調(diào)整[7]。
可重構(gòu)天線可按其功能分為頻率可重構(gòu)、方向圖可重構(gòu)、極化可重構(gòu)和多電磁參數(shù)可重構(gòu)等類型。通過改變其結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)一種或多種參數(shù)（如工作頻率、輻射方向和極化方式）的可重構(gòu)，從而切換天線工作狀態(tài)，獲得多種工作模式，有助于傳輸過程中實現(xiàn)多種有效的分集[8]。
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作者信息：
趙虎辰1，唐濤2，3，黃和平2，3，張謝遜2，3
（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所 遙控遙測專業(yè)部， 河北 石家莊 050081；2.西南民族大學 電子信息學院，四川 成都 610225；3.國家民委 電子信息工程重點實驗室，四川 成都 610041）
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