MEMS可重構天線的研究與設計.pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代移動通信、衛(wèi)星通信、無線本地通信和各種軍/民用雷達的迅猛發(fā)展，對作為無線通信系統(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)常常需要在同一個系統(tǒng)中架設各種發(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、構天線應運而生。
　　 MEMS可重構天線是近幾年出現(xiàn)的新型的天線技術，這種天線能夠在不改變其機械結構的情況下，通過MEMS開關等非機械的手段來改變其關鍵的特性參數(shù)，如工作頻率、輻射方向圖、極化方式、雷達散射截面和輸入阻抗等等。這樣，它能在沒有機械變換部件的情況下適應不同的電磁環(huán)境。常用的可重構天線有頻率可重構、方向圖可重構、頻率和方向圖可重構和極化可重構等。這種天線具有結構緊湊、干擾少、多路傳播效應小、多模式多頻段、結構尺寸小

3、等優(yōu)點。因此這種天線在無線通信系統(tǒng)中的應用非常廣泛。
　　 本論文設計的是基于MEMS開關的可重構天線。論文研究的主要工作如下：
　　 首先，概述了可重構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，本文設計的是微帶可重構天線。因此，本文的第二章主要介紹了微帶天線理論基礎，包括微帶天線的主要結構、主要參數(shù)、優(yōu)點以及分析方法、饋電方式。
　　 其次，本論文對MEMS開關的結構和

4、原理進行了研究，并選取適當?shù)哪Ｐ瓦M行仿真，分析了MEMS參數(shù)對開關傳輸特性的影響，最后，將MEMS開關與傳統(tǒng)的射頻開關進行比較，分析了其優(yōu)缺點。
　　 再次，本論文研究了極化可重構天線的設計。本文研究了極化可重構天線的原理和設計原則，然后設計了工作在2.4 GHz的圓環(huán)微帶天線。該天線是一個結構簡單的圓環(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開關加載了兩個長條形耳片?？刂崎_關的工作狀態(tài)可以使該天線

5、動態(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天線的設計。首先對天線的等效模型對其傳輸及輻射特性進行了分析研究，然后提出了一種新型的頻率可重構微帶縫隙天線。該天線通過在曲折縫隙上加載MEMS開關，實現(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。由于天線的曲折結構使天線結構更加緊湊減小了天線的尺寸。之后，對此MEMS可重構天線進行了仿真，