摘要
近年来，随着信息时代的推进，现代无线通信技术飞速发展，对天线的要求也趋向于智能化、集成化、多功能性等方面发展。当前复杂电磁环境对现代电子信息系统综合性能提出了越来越高的要求，通常在同一平台上需要集成多种无线电子系统，如预警雷达、火控雷达、敌我识别等，如果每个系统各自采用工作于不同频段、不同极化、不同辐射状态的相控阵来接收和发射电磁信号，将导致成本高、重量大、散射截面积大、系统间电磁干扰强等问题，因此设计自适应能力强的相控阵天线成为了目前的研究重点。其中，具有多种辐射功能的方向图可重构天线成为了人们关注的重点。方向图可重构天线可以使单个天线的波束辐射范围变大，采用少数量的天线就可以覆盖更广区域的信号，并且采用方向图可重构天线单元的相控阵天线可以提高波束灵活性、动态调整辐射增益、降低波束副瓣和自适应能力强等优点，可以很好的契合目前无线通信系统对于天线智能化、多功能性的需求。因此，本文研究了方向图可重构天线及其阵列特性，具体内容如下： (1)、基于T型引向槽的方向图可重构天线。首先，基于TM10模和TM12模结合应用，设计了一款工作频段覆盖5G-N78频段(3.3GHz-3.8GHz)的宽带微带天线。然后通过在天线地板上引入T型引向槽，并在引向槽末端加载PIN二极管用于方向图的重构，提出了一种具有三种不同波束指向的方向图可重构微带贴片天线，天线的波束主方向可以实现在+32°、0°和-32°三种情况下的自由切换。该天线结构简单，尺寸小，剖面低，制作成本低，可用于5G应用。 (2)、基于开口谐振环的方向图可重构天线。首先，基于电容加载技术，设计了一款小型化的微带贴片天线。然后通过在辐射贴片外围加载寄生微带环，并在H面两端中心开槽用于加载PIN二极管控制谐振环开口方向，实现方向图的重构，提出了一种具有三种不同波束指向的方向图可重构微带贴片天线，天线的波束主方向可以实现在+32°、0°和-33°三种情况下的自由切换，且增益变化幅度小。 (3)、基于方向图可重构天线单元的阵列设计。首先，分析阵列天线中的方向图乘积原理，从理论上介绍了方向图可重构天线单元在阵列中与传统天线单元的区别。然后，提出了一款利于阵列应用的小型化方向图可重构天线单元，并分析了阵列中单元天线的互耦问题。最后，对比了方向图可重构天线单元组成阵列与普通天线组成阵列的性能区别，证明了方向图可重构天线的优势。
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