频率可重构的单极子天线设计.pdf

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1、２０１７年第３１卷第２期测试技术学报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．２２０１７（总第１２２期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＥＳＴＡＮＤＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＳｕｍＮｏ．１２２）文章编号：１６７１－７４４９（２０１７）０２－０１４８－０５频率可重构的单极子天线设计①成根１，段美玲２，李文妮１，韩丽萍１（１．山西大学物理电子工程学院，山西太原０３０００６；２．山西大学外国语学院，山西太原０３０００６）摘要：本文设计了一种频率可重构的单极子天线．天线由一个阶梯型馈线、两个Ｌ型枝节和一个矩形接地板组成．两个理想开关加载在馈线与枝节之间，通过控制开关状态改

2、变天线的表面电流分布，从而实现频率可重构．天线的尺寸为３５ｍｍ×４０ｍｍ．仿真和测量结果表明：该天线可以在两个单频模式（２．４ＧＨｚ和５．２ＧＨｚ）以及一个双频模式（２．４ＧＨｚ／５．２ＧＨｚ）之间切换．天线在不同模式下都具有稳定的辐射方向图．关键词：阶梯型馈线；频率可重构；单频模式；双频模式；单极子天线中图分类号：ＴＮ８２１＋．３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７４４９．２０１７．０２．０１０ＤｅｓｉｇｎｏｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ－ＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＭｏｎｏｐｏｌｅＡｎｔｅｎｎａ１，ＤＵＡＮＭｅｉｌｉｎｇ２，

3、ＬＩＷｅｎｎｉ１，ＨＡＮＬｉｐｉｎｇ１ＣＨＥＮＧＧｅｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｉｇｎＬａｎｇｕａｇｅ，ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅｍｏｎｏｏｌｅａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｃｏｎｓｉｓｔｏｆａｓｔｅｐｐｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ

4、ｆｅｅｄｌｉｎｅ，ｔｗｏＬ－ｓｈａｐｅｄｓｔｕｂｓａｎｄａｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｇｒｏｕｎｄｐｌａｎｅ，ａｎｄｔｗｏｉｄｅａｌｓｗｉｔｃｈｅｓａｒｅｌｏａｄｅｄｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｆｅｅｄｌｉｎｅａｎｄｓｔｕｂｓ．Ｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｅｓｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈｅｓ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅａｌｔｅｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｉｌｉｔｙｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｉｚｅｏｆｔｈｅａｎ－ｔｅｎｎａｉｓ３５ｍｍ×４０ｍｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔ

5、ｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｔｅｎｎａｃａｎｏｐ－ｅｒａｔｅａｔｔｗｏｓｉｎｇｌｅ－ｂａｎｄｍｏｄｅｓ（２．４ＧＨｚａｎｄ５．２ＧＨｚ）ａｎｄａｄｕａｌ－ｂａｎｄｍｏｄｅｓ（２．４ＧＨｚ／５．２ＧＨｚ）．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｔｅｎｎａｈａｓａｓｔａｂｌｅｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｐｐｅｄｆｅｅｄｌｉｎｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｉｌｉｔｙ；ｓｉｎｇｌｅ－ｂａｎｄｍｏｄｅｌ；ｄｕａｌ－ｂａｎｄｍｏｄｅｌ；ｍ

6、ｏｎｏ－ｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａ０引言近年来，随着无线通信技术的快速发展，对移动设备工作在不同应用环境的需求日益增加．可重构天线依据设备所处应用环境，可以对天线的工作频率、辐射方向图、极化等特性进行重构，并且具有成本低、功能多、体积小和易于集成等优点，引起了国内外学者的广泛关注．［１］［２］频率可重构天线通过加载开关元件，如ＰＩＮ二极管，变容二极管，射频微机电系统（ＲＦ－［３］［４］ＭＥＭＳ），以及ＧａＡｓ场效应晶体管（ＦＥＴ）等，改变天线的表面电流分布，从而改变天线的谐振频收稿日期：２０１６－１２－０７①基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１

7、７２０４５）；国家基础科学人才培养基金资助项目（Ｊ１２１００３６）；山西省自然科学基金资助项目（２０１２０１１０１３－３）作者简介：成根（１９９３－），男，硕士生，主要从事可重构微带天线研究（总第１２２期）频率可重构的单极子天线设计（成根等）１４９率，实现频率可重构．然而，许多频率可重构天线只能工作在单频带或双频带模式．文献［５］在半圆形贴片上的调谐枝节中加载３个ＰＩＮ二极管，天线可以在４个单频带之间切换，频比为１．７∶１．文献［６］在Ｌ型缝隙中加载５个ＰＩＮ二极管，天线工作在６个单频带模式，工作频带为２．２～４．７５ＧＨｚ．此外，有学［７］［８

8、］者在Ｓ型、Ｔ型缝隙中加载ＰＩＮ二极管，通过控制二极管的状态改变缝隙长度，实现频率可重构．文献［９］在两个贴片单元分别刻蚀Ｃ型缝隙，并在