天线方向图可重构的实现方法_ACT_电路_半导体_电子_通信_控制

天线方向图可重构的实现方法

方向图可重构天线因其在不同方向发射或接收微波的灵活性而已广泛用于无线通信。与相控阵天线相比，模式可重构天线具有成本低、体积小、易于与其他设备集成等优点，因此更适合于便携式终端。这里汇总一些已有的实现方法。

在实际的应用场景中，受限于射频链路的通道，通常需要额外的多端口开关切换电路，来选择不同的馈电端口与射频链路相连接使用。这就导致射频前端变得更为复杂。此外，多端口开关切换电路还引入了额外的损耗。因此，多端口多波束可重构天线在实际应用场景中存在一定的限制，特别是在小型化通信设备和空间受限场景应用中。

2）Yagi-Uda 类型的可重构天线，

相比于多端口多波束可重构天线，采用电子开关的可重构天线，能够更加敏捷且更加灵活地调控天线的表面辐射场分布，进而实现方向图的重构。Yagi-Uda 类型的可重构天线，主要是通过在天线（辐射源）的周围布设带有开关的反射器或引向器结构，用以对辐射源进行反射或引向作用，从而获得定向端射波束。

基于端射阵列原理的 Yagi-Uda 可重构技术，通常需要在辐射源以外，构造分离的反射器或引向器，这就使得可重构天线存在空间占用面积大、口径利用率低以及结构集成度差等问题和缺点。此外，如果要获得更多的定向波束，就需要对应配给相应数量的反射器或引向器，这就使得可重构天线结构和控制复杂度的急剧增加。因此，传统 Yagi-Uda 类型的可重构设计，在新一代无线通信应用中存在一定的局限，特别是在室内场景和小型化设备中。

3）互补源可重构天线，

互补源可重构技术，通过调控电偶极子或磁偶极子对应的相位或极化状态，组合出不同的场分布进而获得不同的波束。

相比于常规的 Yagi-Uda 方案，近年来新提出的互补源可重构天线，不需要在天线周围布置反射器或引向器，仅需要操纵同一口径下电偶极子或磁偶极子的相位或极化状态。因此，其具有更加紧凑的尺寸。然而，现有互补源可重构天线研究主要集中在近场谐振寄生天线和平面天线上，很少迁移到其他类型的天线上。由于辐射体的性能限制，现有的互补源可重构天线，在工作带宽、波束切换能力以及结构可靠性方面仍存在一些不足和问题，难以满足宽频带无线通信的应用需求。

4）液体驱动可重构天线。

通过调控液体的形态，改变了天线周遭的环境，构造出不同的辐射场分布，形成不同的波束指向。

相比于电控可重构技术，液体驱动可重构天线，消除了半导体开关带来的欧姆损耗。但是，液态媒介的控制，需要一套液泵驱动系统或机电伺服系统。在实际应用场景中，受限于液泵的工作机制，该类可重构天线存在着切换响应速度慢以及控制系统复杂等明显缺陷。因此，现有液体驱动可重构天线，难以满足高速率和低时延的无线通信应用要求。

参考文献

[1] F. Zhang, L. Liu, Y. Zhang and F. Zhang, "Compact Ultrathin Wideband Pattern-Reconfigurable Antenna With Enhanced Operating Bandwidth," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 23, no. 12, pp. 4443-4447, Dec. 2024, doi: 10.1109/LAWP.2024.3450724.

[2] 王崭.方向图可重构天线及其阵列研究[D].电子科技大学,2023.DOI:10.27005/d.cnki.gdzku.2023.005692.

[3] B. Zhang and Z. N. Chen, “Guided-wave Suppression in Uniaxial Anisotropic Metamaterial Slab for Radiation Pattern Control of Covered Dipoles,” IEEE Trans. Antennas Propagat., pp. 1–1, 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3474799.

来源：微波工程仿真

一步法制备高强度和柔韧性的高熵合金纤维

研究背景低矫顽力（Hc）的软磁性纤维（SMFs），如钴基和铁基非晶态及多晶态纤维，是传感器、执行器和电磁屏蔽设备等基础材料。最近，由于它们在地磁导航、人机交互和类似人类触觉感应等潜在应用中的重要性，镍铁合金和钴/铁基SMFs引起了显著关注。然而，由于拉伸性有限，SMFs及其相关设备的大规模生产和应用仍面临许多挑战。随着柔性电子和多功能组件的发展，迫切需要能够承受长期操作中的拉伸、扭转和剪切负载的微米级SMFs。这些纤维不仅需要卓越的软磁性能，还需要微型化、高拉伸强度和塑性。传统实现低Hc的方法通常涉及退火以释放内部应力并触发非晶态SMFs中的纳米晶化，这可能会导致脆性。通过沉淀增强SMFs的机械强度通常会牺牲塑性和Hc。因此，在这些看似矛盾的要求之间取得良好平衡是一项挑战。研究成果软磁性纤维（SMFs）在电子设备中的能量转换、传输和存储中扮演着至关重要的角色。然而，传统的SMFs塑性差，因此难以承受长期的拉伸、扭转和剪切变形。高比例的晶界可以改善传统SMFs的塑性变形能力，但会降低其矫顽力。这严重限制了它们在柔性电子设备和多功能组件中的应用。为此，中科院宁波材料所黎嘉威研究员&中国矿业大学（徐州）杨卫明教授等人提出了一种策略来克服这一难题，通过一种简单的一步旋转水纺丝方法，使含有有序相干纳米沉淀相的Fe34Co29Ni29Al3Ta3Si2高熵合金（HEA）纤维的晶粒粗化。这有助于减少畴壁钉扎并提高位错移动性。结果得到的微米直径软磁性HEA纤维在23%的伸长率下具有674 MPa的抗拉强度，低矫顽力为8.1 Oe，中等磁化强度为116 emu/g（在10 kOe下），以及高达770 K的高居里温度。相关研究以“A one-step fabrication of soft-magnetic high entropy alloy fiber with excellent strength and flexibility”为题发表在Nature Communications期刊上。图文导读Fig. 1 | Manufacturing, morphology, and properties of the present soft magnetic high entropy alloy (HEA) fibers.Fig. 2 | Microstructural evolution of HEA fibers.Fig. 3 | Three-dimensional atom probe tomography (3D-APT) maps of HEA fibers.Fig. 4 | Magnetic domain structure and low Hc mechanism of HEA fibers.Fig. 5 | Deformation structure of the present soft magnetic HEA fibers.总结与展望总之，作者通过硅微合金化和一步旋转水纺丝法，在Fe-Co-Ni-Al-Ta高熵合金(HEA)中成功制备了具有优异强度和柔韧性的微米级SMFs。在含有有序相干纳米沉淀相的Fe34Co29Ni29Al3Ta3Si2 HEA纤维中粗化晶粒，可以产生大量的位错近邻，从而导致高强度。此外，粗晶粒中比磁畴宽度小的磁畴壁钉扎是导致Hc较低的主要原因。通过退火，可以进一步调整SMFs的强度、塑性和Hc。这项工作提供了一种制备大塑性SMFs的技术，突破了SMFs塑性不足数十年的瓶颈，对于推动HEAs在柔性电子和多功能复合材料领域的应用具有重要意义。文献链接https://doi.org/10.1038/s41467-024-54984-7来源：微波工程仿真

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