频率可重构天线的基本思想是通过引入开关或者加载电抗元件来改变天线的结构,从而达到改变天线上电磁流分布的目的。这种改变会影响天线的某些参数(如阻抗),使其在不同的频带内符合天线的需求,从而实现天线在不同频带上切换工作。具体来说,频率可重构天线通常利用天线拓扑结构或调谐元件来获得很宽的频率调谐范围。
As shown below👇
频率重构的调谐方法
主要可归纳为以下两种:
1、通过电子或机械开关切换实现频率可重构:这种方式是通过在天线口径合适位置加载电控开关(如MEMS开关或PIN二极管)来实现频率的重构。通过控制这些开关的通断状态,可以改变天线的有效电流长度,从而调整天线的工作频率。
2、通过加载电抗元件控制实现频率可重构:这种方式是通过在天线上加载可变电抗元件(如变容二极管或电感器)来控制天线的阻抗,进而实现频率的重构。通过调整电抗元件的值,可以改变天线的谐振频率。
频率可重构天线的优势和发展
频率可重构天线的设计已被广泛研究,以缓解频谱拥塞问题并提高射频前端 (RFFE) 的硬件灵活性。与宽带天线相比,可调谐窄带天线具有尺寸、重量和功率 (SWaP) 优势,并提高了系统的信噪比 (SNR)。通过将辐射器与带通滤波单元共同设计以形成紧密集成的滤波天线模块(也称为 filtenna),可以进一步增强可调谐天线的性能。
频率可重构天线技术在多个领域都有广泛的应用,包括但不限于:
通信领域:能够应对5G、物联网、智能终端等领域的需求,实现多频段移动通信,减少天线的体积和功耗,提高通信质量。
航空航天领域:可以实现多频段的GPS导航功能,提高卫星导航系统的性能和可用性。
军事领域:能够实现多频段的雷达探测和电子对抗功能,提高军事通信和电子战的能力。
天线小型化设计:随着技术的发展,频率可重构天线将更加小型化,适用于更多的场景和设备。
集成多个功能:未来频率可重构天线将实现多个功能的集成,例如在固定天线上集成GPS、蜂窝通信和Wi-Fi等多个功能,提高天线的多样性和灵活性。
高速数据传输:未来频率可重构天线将更加注重高速数据传输的能力,例如在5G通信领域实现更高的数据传输速率。
[1] R. Agasti, D. C. Nichols, A. M. Eck, H. H. Sigmarsson and J. E. Ruyle, "Varactor-Tuned Superstrate-Loaded Antenna and Filtenna for X-Band Applications," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 10, pp. 7651-7663, Oct. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3451692.