MEMS可重構(gòu)天線的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、無線本地通信和各種軍/民用雷達(dá)的迅猛發(fā)展，對(duì)作為無線通信系統(tǒng)必不可少的部件之一的天線的需求也日益提高。隨著無線通信系統(tǒng)的功能日益完善，因此通信系統(tǒng)常常需要在同一個(gè)系統(tǒng)中架設(shè)各種發(fā)射、接收天線的情形也越來越多。另外，現(xiàn)代通信在滿足大容量、多功能、超寬帶綜合信息的要求外，往往還需要考慮降低成本，減輕重量，減小體積的要求。因此，MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)可重

2、構(gòu)天線應(yīng)運(yùn)而生。
　　 MEMS可重構(gòu)天線是近幾年出現(xiàn)的新型的天線技術(shù)，這種天線能夠在不改變其機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下，通過MEMS開關(guān)等非機(jī)械的手段來改變其關(guān)鍵的特性參數(shù)，如工作頻率、輻射方向圖、極化方式、雷達(dá)散射截面和輸入阻抗等等。這樣，它能在沒有機(jī)械變換部件的情況下適應(yīng)不同的電磁環(huán)境。常用的可重構(gòu)天線有頻率可重構(gòu)、方向圖可重構(gòu)、頻率和方向圖可重構(gòu)和極化可重構(gòu)等。這種天線具有結(jié)構(gòu)緊湊、干擾少、多路傳播效應(yīng)小、多模式多頻段、結(jié)構(gòu)尺寸小

3、等優(yōu)點(diǎn)。因此這種天線在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。
　　 本論文設(shè)計(jì)的是基于MEMS開關(guān)的可重構(gòu)天線。論文研究的主要工作如下：
　　 首先，概述了可重構(gòu)天線的研究意義和研究背景，并闡述了本論文需要完成的主要內(nèi)容。由于微帶天線的諸多優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的是微帶可重構(gòu)天線。因此，本文的第二章主要介紹了微帶天線理論基礎(chǔ)，包括微帶天線的主要結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、優(yōu)點(diǎn)以及分析方法、饋電方式。
　　 其次，本論文對(duì)MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)和

4、原理進(jìn)行了研究，并選取適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行仿真，分析了MEMS參數(shù)對(duì)開關(guān)傳輸特性的影響，最后，將MEMS開關(guān)與傳統(tǒng)的射頻開關(guān)進(jìn)行比較，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 再次，本論文研究了極化可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)。本文研究了極化可重構(gòu)天線的原理和設(shè)計(jì)原則，然后設(shè)計(jì)了工作在2.4 GHz的圓環(huán)微帶天線。該天線是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的圓環(huán)形微帶天線，采用單饋電形式，在圓環(huán)形貼片的相互正交的方向上通過MEMS開關(guān)加載了兩個(gè)長條形耳片。控制開關(guān)的工作狀態(tài)可以使該天線

5、動(dòng)態(tài)的切換為左旋圓極化狀態(tài)或者右旋圓極化狀態(tài)。
　　 最后，本論文還研究了頻率可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)。首先對(duì)天線的等效模型對(duì)其傳輸及輻射特性進(jìn)行了分析研究，然后提出了一種新型的頻率可重構(gòu)微帶縫隙天線。該天線通過在曲折縫隙上加載MEMS開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了良好的頻率可調(diào)特性，即在GSM 900，DCS 1 800，PCS 1 900和GPS頻段的切換。由于天線的曲折結(jié)構(gòu)使天線結(jié)構(gòu)更加緊湊減小了天線的尺寸。之后，對(duì)此MEMS可重構(gòu)天線進(jìn)行了仿真，