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3 频率可重构的圆极化微带天线的设计 15
3.1 天线的结构 . 15
3.2 设计思路 . 16
3.2.1 频率可重构的实现方法 . 16
3.2.2 圆极化频率可重构的实现方法 . 17
3.2.3 其他参数对于天线性能的影响 . 18
3.3 偏置电路的设计 . 19
3.4 天线的仿真和测试结果 . 19
3.4.1 天线的加工图 . 20
3.4.2 回波损耗和轴比 . 20
3.4.3 天线的辐射效率 . 21
3.4.4 天线的方向图 . 22
3.4.5 天线增益 . 23
3.5 本章小结 . 24
结 论 . 25
致 谢 . 26
参 考 文 献 27 1 绪论
1.1 研究背景和意义
随着科学技术的发展与进步，人类社会已经步入了信息社会。作为信息社会主要标志的
通信技术在过去几十年里取得了高度发展，其应用已深入到人类生活的各个方面，其中，无
线通信以其自身的优点，在现代通信领域中占有越来越重要的地位。天线作为无线通信系统
的基本组成部分，同时也是直接影响系统性能的关键核心器件，是整个无线通信系统的“瓶
颈”，天线性能的优劣决定系统能否正常工作或各项功能能否顺利运行[1]。
微带天线，作为从微带辐射器发展而来的一种天线，其主要结构是对一个薄介质基片进
行处理，介质板的上表面印刷金属层，利用同轴探针或微带线进行馈电，介质板的下表面同
样印刷有金属层作为接地板[1]
。微带天线具有低剖面、尺寸小、质量轻等优点，能够适应不
同的工作环境。除此之外，微带天线的制造工艺简单，制作成本低，又能够方便地实现线极
化或圆极化。因此，在各类通信系统中微带天线十分常见。然而，由于微带天线自身的频带
窄、功率容量低等缺点，在实际应用中需要对微带天线进行相应的优化。可重构的微带天线
的出现，为微带天线的优化提供了一个新的思路。
相对于传统的微带天线，可重构的微带天线在外界环境需求下通过某种方式，去改变天
线的特性参数，在降低微带天线的自身缺点对于系统影响的同时满足天线的多功能要求，实
现在不同工作状态间的灵活切换，使得单一天线能够实现多个天线的功能，极大地提高了天
线的利用效率[2]。
通常而言，可重构的微带天线都是按照天线的重构特性来进行归类的。一般来说，可重
构天线总体上被划分为以下几种类型：频率可重构、方向图可重构、极化可重构以及混合可
重构。不同类型的可重构天线能够实现相对应特性的“重构” ，以此达到设计要求。
因此，微带可重构天线作为一种新技术，有着比较好的发展前景。对于微带天线的可重
构的理论研究与实物设计，不仅能够满足学术研究的需求，提出的可重构天线也具有一定的
实用价值。所以，目前国内外的业内人士均对可重构天线做了广泛的研究。
1.2 国内外研究现状
频率可重构作为可重构微带天线中的一种类型。这类天线在保证它们其他的电参数基本
不变的前提下，通过改变天线的物理结构，扩展它们的工作频段。由此，随着天线频段的增
加，天线所传输数据的安全性和抗干扰性得到了保障。
目前频率可重构天线的主要实现手段有改变天线的辐射单元[3-5]
和改变馈电结构[6-8]两种。每一种方式又可以分为改变可控缝隙结构，调整可控短路结构以及直接改变天线的面积
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