可重构天线作为一个天线方面较新的研究方向，与传统天线相比具有尺寸更小、重量更轻、集成多种天线等优点，有着广阔的发展前景。本文总述了可重构天线发展历史及近期研究成果，从可重构天线的功能、所使用的电子元件等方面进行分析，对可重构天线分类并进行相应阐述。

引言：天线本质上作为一种变换器，可以把传输线上的电波变换为在无界媒质中传播的电磁波，在无线通信系统中起到至关重要的作用，是不可或缺的组成成分之一。现如今无线通信发展迅速，因此对天线性能的要求也日渐增高。首先需要天线工作模式多，也就是可以在多个频带工作时保持良好的性能；其次又必须不断的减小天线的体积与重量，以此来使天线能够工作于更多的环境中，同时还可以减小天线加工成本以及复杂程度。基于上述需求，1983年，在其专利中首次提出了可重构天线这一概念。该理念传入国内后，国内对可重构天线的初步研究也取得了一定成果。

我们通常将可重构天线以功能不同进行分类，分为方向图可重构天线、频率可重构天线、极化可重构天线、以及多电磁参数可重构天线，在进行天线重构时，我们可以通过改变上述参数的一种或者几种来实现，如此便可以通过切换天线各性能不同的状态来实现多种工作模式。

一、基本原理

天线的设计与电磁学知识紧密相关。天线种类繁多，不过归根到底其本质是一个通有交流信号的辐射体，天线各种性能是由辐射体上电流分布来决定的。因此可重构天线也是通过各种方法来改变辐射体上电流分布来实现天线工作性能的重构。

在改变天线电流分布的方法中，直接使用可变电容是一种简单而有效的方法，这种方法常使用于频率可重构天线中，即通过天线偏置电路的设计，来对电容大小进行调节，从而改变天线工作频率，实现天线频率可重构。还有一种方法是使用开关器件改变天线电流分布，从而实现天线的重构。市面常用开关有MESFET开关、MEMS开关、PIN开关等，MEMS是微电子机械系统，它比传统的MESFET开关、PIN二极管开关有更低的导通电阻、更高的断开隔离度、更低损耗、更低寄生电容、更小的尺寸等特点，使得该种类型开关最适合应用于可重构天线。

二、实现方法及部分研究成果

通过上文提到的方法来进行天线的可重构，我们又可以将上述方法分为两类，分别是改变天线结构以及改变天线馈电方式。这两种方法都可以实现天线工作状态的重构，在不同的应用场景中可以根据情况来选择适当的方法进行可重构天线的设计。

（1）改变天线结构

天线可以通过PIN二极管开关来改变天线电流流动的路径，从而可以实现天线频率可重构，还可以同时通过对天线辐射电磁波进行引向与反射，从而实现天线方向图的可重构。图1所提出天线利用U型槽正方形贴片作为主贴片，在加入U型槽后贴片表面电流路径边长，等效谐振长度也会变长，从而使相应的谐振频率变低。该设计还在U型缝隙上添加了一组开关，可以通过控制开关导通与截至来改变U型槽两个臂长，来实现天线工作频率的切换。在该天线结构中，天线的最低谐振频率由U型槽臂长l来确定，最高谐振频率可以由槽中开关位置来决定。各个开关的导通状态与天线方向图与谐振频率的关系由表1给出。

图1 U型槽可重构天线结构示意图

表1 开关状态与天线工作性能?

（2）控制天线馈电方式

除了改变天线结构，还可以通过控制天线馈电网络来对天线的各种参数进行改变控制，主要实现方法是改变馈电网络中开关状态，或者对激励源本身进行改变，从而使天线具有可重构的性能。

W.H.Chen提出一种运用相移法来实现多馈方向图可重构天线的设计，此设计可以运用在微带环形天线与中心接地的圆形贴片天线中，如图2所示。即通过改变天线端口激励的相位，来发射多种可重构的辐射波束。在环形天线上有3个馈电端口，每个馈电点都连接各自的相位选择电路，从而可以使所馈入的电信号相位交替。我们通过改变3个馈电端口的相位分布，可以得到环形天线上不同的电流分布，进而使方向图在水平方向有不同的分布，变化情况如表2所示。

图2 多馈可重构天线

表2 相位转换?

还有一种结构，是一种新型孔径耦合、双馈电结构四极化分集贴片天线，该天线可提供四个极化状态。天线的物理结构包括：地板上有四个矩形孔径（分别通过四根微带馈线进行馈电）、分支线耦合器、8个PIN二极管开关、正方形贴片。此天线可以通过馈电网络中PIN二极管直流偏压来对天线进行重构，以得到一对正交的线极化波和一对正交的圆极化波。

文章来源：《电子元件与材料》 网址: http://www.dzyjyclzz.cn/qikandaodu/2021/0104/415.html