【摘要】：近些年來,從最初的語音通信發(fā)展到現(xiàn)在的視頻通信,從原來的2G發(fā)展到現(xiàn)在5G、WLAN,甚至是未來的6G,通訊技術(shù)一直在不斷的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量和需求也在迅速增長,于是多功能綜合通訊平臺成為必然趨勢。一個平臺為實現(xiàn)多種功能,需要把工作在不同狀態(tài)的天線集成在一起。然而多個天線工作在同一平臺,必然會出現(xiàn)各個天線之間干擾變大這一問題�？芍貥�(gòu)天線由于其特性及形式的可控性受到廣泛的關(guān)注�？芍貥�(gòu)天線是指該天線能夠根據(jù)系統(tǒng)的要求來調(diào)整其自身的工作性能,進而實現(xiàn)不同的工作狀態(tài)。相對于常規(guī)的固體形式的可重構(gòu)天線,液態(tài)金屬可重構(gòu)天線優(yōu)勢較為明顯,首先液態(tài)金屬可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)諧,可重構(gòu)范圍也較大;其次液態(tài)金屬由于其流動特性而具有較強的自我修復(fù)特性,基本不會產(chǎn)生類似機械造成的折斷或者彎曲等難以修復(fù)的損傷;最后當(dāng)天線處于非工作狀態(tài)時,可以將液態(tài)金屬抽出,能夠大大降低其雷達散射截面。本文首先闡述了液態(tài)金屬的基本特性以及微帶天線的基本理論,其中微帶天線理論主要包含定義、輻射特性、饋電方式以及相關(guān)參數(shù),并總結(jié)了其優(yōu)缺點。本文設(shè)計了三種天線:液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)單極化天線、液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)雙極化天線以及液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)二元陣列天線。之后,又對二元陣列天線進行了實物加工,經(jīng)過調(diào)試后進行了測試,結(jié)果良好。接下來將對這幾種天線作簡單的介紹:1、液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)單極化天線,該天線在地板上刻有“H”形縫隙,在上層介質(zhì)板中開一個微流體矩形槽,通過在矩形槽中填充不同的溶液實現(xiàn)高頻、低頻的切換。在此設(shè)計中液態(tài)金屬選用的是鎵銦錫合金(Galinstan),隔離溶液選擇與之不相融的特氟龍(Teflon)溶液。當(dāng)矩形槽中填充Teflon溶液時,天線工作在高頻狀態(tài),覆蓋3.55-3.81GHz;當(dāng)矩形槽中填充鎵銦錫合金(Galinstan),天線工作在低頻狀態(tài),覆蓋3.37-3.62GHz。2、液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)雙極化天線,本文設(shè)計了兩種雙極化天線,第一種雙極化天線是在單極化天線的基礎(chǔ)上設(shè)計的,采用了“H”形縫隙,在上層介質(zhì)板PDMS中開有微流體環(huán)形槽,通過在該槽中填充Galinstan或者Teflon溶液,實現(xiàn)高頻和低頻的轉(zhuǎn)換,為了進一步改善S_(11),在“H”形縫隙雙極化天線的基礎(chǔ)上又設(shè)計了第二種雙極化天線——“沙漏”形縫隙雙極化天線,通過對縫隙的改進,天線最終在S_(11)-14dB時高頻和低頻均滿足帶寬要求。3、液態(tài)金屬頻率可重構(gòu)二元陣列天線,液態(tài)金屬陣列天線是以“沙漏”形雙極化天線為單元,采用T型功分器進行饋電,天線在S_(11)-14dB時,高頻、低頻滿足帶寬要求。之后對二元陣列進行實物加工以及測試,最終測試結(jié)果滿足要求。相較于其他液態(tài)金屬可重構(gòu)天線帶寬窄、性能不穩(wěn)定等缺點,該天線結(jié)構(gòu)簡單,容易實現(xiàn),且?guī)捿^寬,方向性穩(wěn)定,頻率切換對方向圖的影響較小。
【圖文】：

圖1.1 MEMS 開關(guān)可重構(gòu)天線結(jié)構(gòu)圖了一種利用變?nèi)荻䴓O管控制的可重構(gòu)雙頻微帶天貼片內(nèi)嵌入六邊形槽，，該六邊形槽具有三個擴展臂槽擴展臂的末端，帶有三個擴展臂的六邊形縫隙激

(a)俯視圖 (b)側(cè)視圖圖1.2 變?nèi)荻䴓O管可重構(gòu)天線的結(jié)構(gòu)文獻[19]中介紹了一種用 PIN 二極管作為調(diào)諧元件的頻率可重構(gòu)縫隙天線，這種開關(guān)元件運行速度較快，但不易集成。天線結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示，該天線在輻射貼片中開有十字形縫隙，在這個十字形縫隙中放置了六個 PIN 二極管，其中有三個 PIN 二極管 S1、S2、S3 放置在 X 軸方向，而另外三個 S4、S5、S6 放置在 Y 軸方向。通過改變這六個 PIN 二極管的開關(guān)狀態(tài)，可以使貼片上的縫隙長度發(fā)生改變，因此天線的工作頻率可以切換。該天線最終可以實現(xiàn)十一種工作頻段的切換
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN822

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本文編號：2617516