摘要: 可重构天线能够适用于多场景，为天线赋予了变化发展的新特性，是未来天线研究的核心演进目标之一，传统天线由于存在自身结构属性等问题，较难实现可重构，新材料的涌现为可重构天线的设计带来曙光，新材料具备许多区别于制作传统天线材料的新颖的物... 展开 可重构天线能够适用于多场景，为天线赋予了变化发展的新特性，是未来天线研究的核心演进目标之一，传统天线由于存在自身结构属性等问题，较难实现可重构，新材料的涌现为可重构天线的设计带来曙光，新材料具备许多区别于制作传统天线材料的新颖的物质属性，为交叉学科提供了大有作为的研究空间，液态金属作为新型合金材料，与天线相结合，为天线设计带来新的思路。 本文设计了基于液态金属材料的方向图可重构天线，该天线在材料上是通过液态金属替代传统导体，在保留传统导体作用、保证天线结构具备良好导电性的同时，发挥出液态金属可形变、能运动的优势特点。天线在理论设计上以自相移原理为基础，用液态金属材料制作的偶极子形变来验证自相移理论，完成偶极子表面电流相位差的获取。天线阵理论为天线方向图可重构设计的核心，分析天线阵的相关理论，得到与主瓣偏转角度关联的参数，即阵元间距与阵元间相位差，在保证天线驻波系数的条件下，通过偶极子的形变为天线阵提供相位差，通过降低阵元间距尽可能实现大角度主瓣扫描。八木天线理论为天线方向图优化提供指导，鉴于存在的天线辐射方向图近乎全向、增益低、最大偏转角度小等问题，加载引向器、反射器使得天线增益提高，较引入前提高120％，引向器、反射器的规则有序流动带来主瓣最大偏转角度的提升，较引入前提高200%。电磁带隙理论为天线波束实时扫描提供保证，电磁带隙单元结构来源于参考文献，阵元间距的减小带来严重的阵元间耦合，出现天线驻波系数在波束重构过程中不满足小于2的基本要求，引入电磁带隙结构降低了阵元间耦合，使阵元驻波系数与天线阵电参数满足实时重构要求。 天线的工作频率为2.4GHzWiFi频段，阵元间距为0.48λ0，能够在±21°内实现波束可重构，阵元与引向器、反射器皆为液态金属材料构成，但控制方式有所不同，阵元选用ECC控制方法，引向器、反射器采取气泵推动，本文给出了各阵元长度的拉伸压缩的运动方向以及引向器、反射器的移动方向，为了详细说明天线的可重构过程，选取了可重构过程中的四个天线状态，给出了四个状态的天线参数，在实时可重构过程中，天线驻波系数均小于2，天线增益均大于7dBi。 本文所有建模仿真优化工作均在CSTMicrowaveStudio?电磁仿真软件中进行，使用安捷伦N5227A型矢量网络分析仪对液态金属的特性进行实物测试，用替代实验的方法，加工制作了天线重构过程中不同状态的天线实物，测试结果显示仿真和实验结果达到较好符合度，验证了课题设计的可行性。 收起