基于液体材料的可重构天线及其馈电结构的研究

With the increasing demand of the service for the communication equipment, reconfigurable antennas have become an important trend due to the performance diversity. However, the traditional reconfigurable antennas face new challenge in terms of the power -handling capability, wide tuning range, and portable applications. Based on the theory and design method of existing reconfigurable antenna, we combine the unique properties of liquid materials and reconfigurable antenna technology to develop new theories and methods for the reconfigurable antennas with application of liquid materials. We also research the method for achieving high-efficiency reconfigurable antennas, and then the design of some high-efficiency liquid reconfigurable antennas and liquid loaded reconfigurable antennas will be carried out. Based on the multi-mode resonator theory, the design method of wideband reconfigurable antennas is investigated; meanwhile, explore new feeding structures, and study the reconfigurable technology with wide tuning range for the liquid-based reconfigurable antenna. Combing with the frequency reconfigurable, polarization reconfigurable and pattern reconfigurable technology, the research of the multi-functional reconfigurable antennas will be studied. The research of this project is expected to address issues for the traditional reconfigurable antennas, and provide technical basis for the application of liquid materials in more wireless communications.

随着人们对通信设备业务需求量的增加，可重构天线因功能多样性成为重要的发展趋势。然而，传统的可重构天线在功率处理能力、宽调谐范围、便携式等方面面临着新的挑战。本项目在现有的可重构天线设计理论和方法的基础上，结合液体材料的独特特性与可重构天线技术，开展液体材料在高性能可重构天线应用中的新理论和新方法；研究实现基于液体材料的高效率可重构天线的设计方法，提出高效率的液体可重构天线和液体加载可重构天线；基于多模谐振器理论，提出宽频段可重构天线的设计方法；探索新型馈电结构，研究基于液体材料的可重构天线的宽动态范围内重构技术；结合频率可重构、极化可重构和方向图可重构技术，开展混合形式的可重构天线研究。本项目的研究，希望可以解决传统可重构天线所面临的技术问题，为基于液体材料的可重构天线在更多无线通信领域中的应用提供技术基础。

本课题针对有损液体材料带来的辐射效率问题，通过对介质分层谐振器等混合结构进行理论分析，研究混合结构中各尺寸变化对场分布的影响，对分层结构进行合理的排布配置，降低有损液体的场能量分布比例，从而降低液体的损耗对整体天线的辐射效率影响，最终改善了天线的辐射效率，以保证液体天线可以应用于实际无线通信系统。.本研究还通过对混合结构的辐射机理进行分析，研究控制天线模式的机理，在此基础上研究怎样的材料混合和怎样的谐振器结构组合，构造天线单元更多的模式。深入研究多模谐振器的物理结构以及各个模式产生的机理，有效的调控各谐振模式，再调控谐振器之间的电磁耦合，使两个谐振频率靠近，最终实现了液体天线工作带宽的拓展。此外，通过对液体天线的工作原理进行研究，研究不同工作模式下的谐振特性与辐射特性，从而通过重构液体天线的结构，从而实现液体天线在频率、极化、方向图以及混合方式上的可调。.本课题对馈电结构进行了研究，研究了馈电结构的滤波实现方法，设计了一款滤波功分器结构，为后续滤波液体天线阵结构的研究做铺垫。此外，设计了一款从矩形波导（RWG）到基片集成同轴线（SICL）的转接结构，为液体天线在高频段的应用做铺垫。本项目还通过对馈电结构进行研究，设计了一款圆极化宽带的滤波液体天线结构，将天线和滤波器融合设计在一个模块中，在通频段的两端分别引入辐射零点，滤除通带外的杂波信号。这样的电路设计比单独使用滤波器和天线的电路节省很多空间，并减少系统不必要的损耗和提高系统效率。