文档介绍：该【基于PIN二极管的可重构缝隙双频天线 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【12】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基于PIN二极管的可重构缝隙双频天线 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。基于PIN二极管的可重构缝隙双频天线??Summary:微带缝隙天线尺寸小、结构简单,易于电路集成和进一步加工,将微带缝隙天线设计为双频就可以通过一个物理口径实现两个通信频段。可重构双频缝隙天线可使天线的应用更加灵活,在多频带和多功能移动通信中具有潜在的应用。本文提出了一种用于双频带无线电通信的缝隙天线,通过阶梯缝隙实现双频辐射特性。在阶梯缝隙安装PIN二极管,通过控制二极管的通/断,使缝隙的有效长度被改变,实现可重构双频辐射。由电磁仿真软件仿真可得:PIN管未接通时,--,PIN管接通时,--。同时,分析天线相关参数对匹配、辐射特性的影响。可重构双频天线具有全向辐射特性,可应用于卫星通信系统及现代移动通信等领域。Keys:双频带;缝隙天线;可重构天线;PIN二极管1引言随着通讯技术迅猛发展,多频段通讯设备需求激增,重构天线以其频段可变、灵活高效成为研究焦点。此类天线通过改变物理尺寸或结构,优化电流分布,实现多频段兼容,减少干扰,降低成本与重量。本文聚焦于频率可重构天线,采用PIN二极管加载技术,设计小型化双频带缝隙天线。通过控制PIN二极管通断,调节缝隙有效长度,实现频带重构。研究结合电磁仿真,优化天线性能,验证其可行性,旨在为现代通讯设备提供高效天线解决方案。,广泛应用于小型化天线设计。其频率覆盖300MHz至24GHz,具备全向辐射特性与线性极化。缝隙天线性能可调,通过改变槽的尺寸、形状等优化。互补天线概念揭示了缝隙天线与金属结构的电磁互补性,两者阻抗与辐射场紧密相关。微带缝天线结构紧凑,采用基板下方开槽与垂直馈电方式,提升辐射效率。矩形缝隙天线通过非辐射边镜像缝隙与特定点馈电实现双频工作,馈电位置影响频段特性,仿真优化可显著增强双频效果。,通过微带线馈电和阶梯缝隙调节电流分布实现双频工作。仿真结果显示,,高频段匹配更佳。分析表明,缝隙长度和宽度显著影响频段特性。优化L1、L2长度可独立调控低频和高频段,而L3、W3对高频段影响显著。W2、W1调整对低频影响较小,但高频段频移明显,窄缝时匹配特性较差。此外,馈电带位置L4和长度L5亦影响频段,L4增加低频下移、高频上移,L5增长则整体频段上移。通过参数优化,可精确控制天线工作频段,满足多频段通讯需求。,特将上节所提到的双频缝隙天线的辐射图进行仿真,,天线均展现全向辐射特性。低频时,主极化全向性强,交叉极化影响小;高频时,辐射模式相似,验证了天线设计的有效性,为后续。,本通过嵌入PIN二极管与微调电容,实现了频带的可重构性。通过在缝隙中嵌入矩形连接片(模拟PIN二极管),并调整其材质以等效PIN管的通断状态,进而控制天线谐振回路的物理长度,影响天线工作频率。仿真结果显示,未施加偏置电压时,天线工作于两个既定频段;而施加电压后,PIN管导通,天线频段发生偏移,形成新的工作频段。电容的引入,不仅隔绝了直流,还在高频下形成短路,促进了射频信号的流通。通过调整PIN管两端的偏置电压,可有效调节天线的阻抗及频段,实现天线在不同工作频段间的切换,显著提升了天线的灵活性和多功能性。,实现频带重构。未加偏置时,PIN管断开,天线工作于双频段(--),高频时电流集中于缝隙尖端,低频时集中于L1和L2缝隙。加偏置后,PIN管连通,缝隙部分短路,-,电流绕过短路缝隙,集中于PIN管左侧;-,虽未完全短路,但频段变化显著,辐射特性保持良好。PIN管的控制有效调节了缝隙的有效工作长度,进而影响天线的谐振频率与电流分布,实现了频带的灵活重构。此设计展示了PIN二极管在可重构天线中的关键作用,,,可以看出,回波损耗值并没有达到理想的数值,于是猜测可能是电容值设置过小导致的,特设置不同值进行仿真对比来优化天线的匹配特性。图4-1PIN断开时电容的影响由图4-1可知,,天线的匹配最好。在高频段,,处在低频段时,电容值的影响可以忽略不计。在连接PIN管后,选取了四个电容值进行仿真,、、,其对应的回波损耗图为图4-2。图4-2PIN接通时电容的影响由图4-2可以看出,随着电容值的增大,天线工作频段逐渐向低频转移,其在低频的匹配特性没有太大变化。可以说明电容在一定程度上也可以改变天线的频带,对天线重构设计有一定的影响。此外,还对二级管位置进行了优化分析,如图4-3和图4-4所示,其变化的参数Z1在图3-1有标注,是指PIN二极管和两个电容的电路连接部分与天线边缘之间的距离。由图4-3可看出,PIN管断开时,PIN管的位置对天线低频段的工作没有太大影响,在高频段,随着Z1的增加,天线频段略有上移,匹配特性相对更好,但这相对于连接的后参数Z1对天线性能的变化可忽略不计。总体来说,PIN管断开时,其位置对天线的匹配影响很小。?图4-3PIN管断开时其位置对频率重构的影响PIN管连通后,PIN管电路位置的改变对天线性能的影响就十分明显了,由图4-4可看出,在低频段,随着Z1的减小,即随着PIN管靠近缝隙尖端,天线的工作频段上移,且匹配特性更好。在高频段,随着Z1的减小,天线的工作频段下移,并伴随着匹配特性更好。其原因是当PIN管电路位置靠近缝隙尖端并连接时,其等效缝隙长度就更接近前文已优化过的双频缝隙天线的等效缝隙长度,匹配更好。图4-4PIN管连通时其位置对频率重构的影响总之,PIN连通前,它的电路位置对天线影响较小,连通后,其位置对天线有明显影响。不论PIN管的位置Z1如何变动,,,这两个频段没有交集。在PIN管断开时,,连通后,,这两段频率同样没有交集,可以控制PIN管的通断,让天线能分别工作在四个频段。同时,对矩形连通片的尺寸也尝试优化分析,但结果表明该参数对天线的回波损耗影响不大。,PIN二极管可重构的设计要保证:在频段重构前后,天线的辐射特性不会有太大改变,这样天线才有实际工作价值。图4-5至图4-8为本天线设计在PIN管未连通的状态下的辐射图。图4----,PIN管未加偏置电压时,,其主极化的辐射场强度可达-,交叉极化的最高辐射场强度为-,对天线XOZ面的辐射基本没有影响。当频率上移,,天线主极化方向改变,变为Phi为90deg方向即ZOY方向的辐射,且不具备全向性,交叉极化相对较大可以达到-,但主极化的辐射场强度也在增大,。。当PIN管连通后,它的辐射图如图4-9至图4-12所示。图4--,天线的辐射特性基本不变,可能重构后的辐射场强度相对小一些,但相对总体来说可忽略不计,在高频段时,天线的极化方向有所变化,天线的主极化方向主要在Y轴方向,而PIN管连通后,其主极化方向变为Z正半轴方向。其辐射场强度相对PIN截止也会弱一些,但总体差不多。图4-