第一章 引言

1。1 研究背景

  随着信息科技的日益发展，传统形式的天线在功能、性能等方面无法满足现代无线通 信系统(如卫星通信，导航系统，WLAN 等)的发展需求。可重构天线可用一个天线通过 MEMS 开关、PIN 二极管开关、可变电容等器件的快速切换，对辐射方向图、工作频率和极化方式 等进行独立调整，来满足多个通信系统的要求。目前，针对天线一个参数进行调整的研究工 作有很多，实现方法也很成熟：通常利用八木天线原理，在主激励贴片周围加载寄生单元， 通过控制加载于激励单元与寄生单元之间的开关来实现方向图可重构。或者把天线划分为几 部分通过在其之间加载开关，通过开关实现不同天线部分工作来实现方向图可重构。而频率 可重构大多是利用开关改变辐射单元的电长度，而保持天线结构和开关不变。比如，在天线 或地板上开槽，通过控制地板缝隙上的 PIN 二极管开关，可以使缝隙的有效长度发生相应改 变，从而达到适时改变天线工作频率的目的。K。M。Luk 等还提出了一种新型的频率可重构定 向偶极子，除了能实现多个窄频带的切换外，还可以实现兼顾宽频带的全域覆盖，满足实际 的应用需求。与频率可重构和方向图可重构的实现方法不同，极化可重构主要是通过可控馈 电系统或可控缝隙来实现的。前者对馈电系统加载可变电抗或者切换馈电位置，产生不同工 作模式的相位差，来实现极化的可重构；后者则是在天线合适的位置开缝，利用射频开关改 变天线电流的流动路径，产生相位差，实现天线极化可重构。但是，满足现实通信需要功能 更全的，频率、方向图、极化方式等多参数可重构天线，因为它是一种能实现多种功能的新 型的自适应天线，可以更好地应用在 MIMO、雷达系统等现代无线传输系统。目前，关于多 参数可重构天线的研究尚处于起步阶段，探索如何充分利用天线的可重构机制实现多参数重 构，是可重构天线研究领域的一个重要课题。 文献综述

人工磁导体[1]（Artificial magnetic conductor, AMC）结构作为一种超材料，具有在特定频 率范围内对平面波呈同相位反射的电磁特性，应用于天线设计中，可突破传统天线的结构极 限和性能极限，给无线通信系统中天线的发展带来了新的设计思路。本设计基于人工磁导体 技术，研究新型可重构机制，利用其低剖面、宽带、高增益等优点，设计出高性能的多参数 可重构天线，为实现多种功能的新型的自适应天线提供一定的技术参考。 

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1。2 国内外研究现状

1。2。1 人工磁导体

1。2。2 可重构天线

1。2。3 基于人工磁导体的可重构天线

1。3 本文工作安排

本论文的第一章首先对人工磁导体的发展和特性进行简要介绍，以及综述可重构天线的 背景和研究现状。人工磁导体拥有极具价值的电磁特性，而重构天线是为了实现无线通信系 统的大容量、多功能、低成本而提出的。两者的研究都处于起步阶段，都面临诸多难题，具 有很强的探索性和研究意义。

第二章对极化扭转 AMC 结构做了详细的介绍，包括极化扭转 AMC 结构的机理，其独特 的电磁特性，以及影响其电磁特性的因素。

第三章在对角切缝型极化扭转 AMC 结构基础上，引入可变电容二极管进行调节，分析 变容二极管对极化扭转 AMC 特性的影响。在此基础上，设计变容二极管的直流偏置电路， 分析加入直流供电线路后 PRAMC 结构特性。