资源描述：
《可重构天线的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、科技文献检索课程论文可重构天线的研究摘要:可重构天线作为一种新型的天线,与传统天线相比具有尺寸小、重量轻、利于实现分集等优点和广阔的发展前景。回顾了可重构天线的发展历程,总结了近年来国内外关于可重构天线的最新研究成果,并从可重构天线的功能、使用的关键器件、设计方法与电路特点等方面对其研究现状进行了深入分析。从多个角度给出了可重构天线的分类与总结,并就可重构天线的设计方法与电路特点进行详细论述和举例说明。最后对可重构天线的发展趋势进行了展望。关键词可重构天线电磁分析开关元件天线设计1引言天线作为一种用来发射或接收无
2、线电波的部件,在无线通信系统中起到了举足轻重的作用,是无线通信系统中不可缺少的组成部分。随着高频卫星通信系统、雷达、无线通信系统，尤其是全球3G和4G网络建设的飞速发展,对天线的要求也越来越高。一方面,需要使天线能够工作在多个频带,具有多种工作模式并具有良好的传输性能。另一方面,又要减轻天线的重量、减小天线体积并降低成本。正是由于这样的需求,可重构天线的概念被提出并得到蓬勃发展。1983年,D.Schaubert在他的专利“Frequency-Ag-ile,PolarizationDiverseMicrostri
3、pAntennaandFrequencyScannedArrays”中首次使用了可重构天线的概念[1]。1999年,美国12所著名大学、研究所和公司在美国国防高级研究计划署(DARPA)的“ReconfigurableApertureProgram(RECAP)”研究计划中[2],初步对可重构天线进行了研究与探索,并取得了一定的进展。同时随着高性能、低功耗的微电子机械(MEMS)开关的发展，对可重构天线的研究才进一步深人。目前大多数可重构天线设计采用MEMS开关。MEMS开关具有理想的开关特性，开关比非常高，可实
4、现从直流到高于4OGHZ射频信号的隔离。同时，它功耗低，接人电路中插损极小，而且采用CMOS工艺制作，体积小，重量轻，便于集成。它的缺点是响应速度稍慢，需要几微秒到几十微秒的时间。在要求响应速度的地方，可以用PIN二极管开关，但它的隔离特性不如MEMS开关，而且功耗大。近年来国内可重构天线的研究也得到了很大的重视,王秉中等人研究较早并获得了一定的成果。可重构天线按功能可分为频率可重构天线(包括实现宽频带和实现多频带)、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。通过改变可重构天线的结构可以使天线的频率
5、、方向图、极化方式等多种参数中的一种或几种实现重构。这样可以通过切换天线不同的状态使天线具有多种工作模式,有利于在传输中实现多种有效的分集。因此,可重构天线作为一种新型天线即将成为下一代无线通信系统中的核心技术之一。特别是近些年来,可重构天线在MIMO系统中作为发射天线或接收天线所具有的潜在应用价值得到了国内外越来越多的重视[3]。2可重构天线的基本原理和关键技术[4]2.1可重构天线的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
6、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
7、线的设计中有很大的应用价值。2.2可重构天线的关键技术为了改变天线的电流分布,其中一种有效的方法就是使用可变电容,这在频率可重构天线的设计中常常使用,即通过偏置电路调节电容两端的偏压可改变电容量的大小,这样可以使天线的工作频率随之变化,从而实现频率的可重构。另一种常用的手段是通过使用开关元件来切换选择天线的不同工作结构,改变天线的电流分布,从而实现天线多种工作模式的选择。目前常用的开关有MESFET开关、PIN开关、MEMS开关等。特别是MEMS开关的应用,使得可重构天线设计有了质的飞跃。微电子机械系统(MEMS
8、)又可称为微机电系统。与传统的PIN二极管开关和MESFET开关相比,微电子机械系统开关具有低导通电阻、高断开隔离度、低插入损耗和低寄生电容等优良的射频特性及它具有小尺寸的特点[5],使得它更适合应用于可重构天线的设计。另外,在设计中还有很多种其他的关键元器件的应用,如硅光电开关、压电换能器(PET)、可调松紧度的螺旋结构等。3可重构天线的实施方案3.1频率可重构天线要改
