一种基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.200110

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (12): 34-42.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.200110

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一种基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线

靳贵平^1,2李龙¹孙毅¹王伟¹廖绍伟¹

1．华南理工大学电子与信息学院，广东广州 510640; 2．毫米波国家重点实验室，江苏南京 210096

收稿日期:2020-03-13 修回日期:2020-05-16 出版日期:2020-12-25 发布日期:2020-12-01
通信作者: 靳贵平(1977-) ，女，博士，教授，主要从事无线通信、通信天线、认知无线电方面的研究。 E-mail:gpjin@scut.edu.cn
作者简介:靳贵平(1977-) ，女，博士，教授，主要从事无线通信、通信天线、认知无线电方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目 ( 61302057，61871189 ) ; 华南理工大学中央高校基本科研基金资助项目 ( 2018MS14)

Reconfigurable Antenna with Wideband Multi-Polarization Based on Coplanar Waveguide Fed

JIN Guiping^1，2 LI Long¹ SUN Yi¹ WANG Wei¹ LIAO Shaowei¹

1． School of Electronic and Information Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640， Guangdong，China; 2． State Key Laboratory of Millimeter Wave，Nanjing 210096，Jiangsu，China

Received:2020-03-13 Revised:2020-05-16 Online:2020-12-25 Published:2020-12-01
Contact: 靳贵平(1977-) ，女，博士，教授，主要从事无线通信、通信天线、认知无线电方面的研究。 E-mail:gpjin@scut.edu.cn
About author:靳贵平(1977-) ，女，博士，教授，主要从事无线通信、通信天线、认知无线电方面的研究。
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China ( 61302057，61871189)

摘要/Abstract

摘要：

为了应对日益复杂的通信环境，提高通信系统容量和通信质量，文中提出了一款基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线。该天线采用共面微带线设计，在参考地上开缝并置入 4 个 PIN 二极管，通过控制 PIN 二极管开关的开/关状态，天线表面电流分布被重构，从而改变天线在辐射远场的辐射状态; 辅以优化的阻抗匹配和简单的寄生单元，进而实现宽带多极化可重构天线设计，包括线极化、左旋圆极化和右旋圆极化。实测结果显示，天线在 3 个极化模式下的重叠阻抗带宽 ( 天线回波损耗 S11 ＜－ 10 dB) 达到 48. 5%，覆盖频率范围为 2. 42 ～ 3. 97 GHz; 圆极化模式下的重叠轴比带宽 ( 轴比＜ 3 dB) 为 48. 2% ，覆盖频率范围为 2. 33 ～ 3. 81 GHz。天线实测结果与仿真结果有着较好的一致性，具有宽带、多极化模式的优势，可满足移动通信和卫星通信中多极化应用场景的需要。

关键词: 多极化可重构, 宽带, 共面波导馈电, PIN 二极管

Abstract:

To adapt to the more and more complex communication environment and improve the capacity and quality of communication system，a reconfigurable antenna with wideband multi-polarization based on CPW-fed ( CPW: Coplanar Waveguide) was put forward． The antenna is based on coplanar microstrip lines． Four PIN diodes are placed on the slot etched on the ground plane． By controlling the on-off state of the PIN diode switch，the surface current distribution of the antenna is reconfigured，and the polarization mode of the antenna is changed． With the help of the optimized impedance matching and parasitic elements，the proposed reconfigurable antenna with wideband multi-polarization was designed，including LP ( linear polarization) ，LHCP ( left-hand circular polarization) and ＲHCP ( right-hand circular polarization) ． The measured results show that，the overlapped impedance bandwidth of the proposed antenna in the three polarization modes can reach 48. 5% ( Antenna return loss | S11 | ＜－ 10 dB， frequency range: 2. 42 ～ 3. 97 GHz) ． Under the circular polarization mode，the overlapped axial ratio bandwidth is about 48. 2% ( axial ratio ＜ 3 dB，frequency range: 2. 33 ～ 3. 81 GHz) ． The measured results of this antenna are in good agreement with the simulated ones． Owing to its advantage of wideband and multi-polarization modes，this antenna can meet the requirements of multi-polarization applications in mobile communication and satellite communication.

Key words: multi-polarization reconfigurability, wideband, coplanar waveguide fed, PIN diodes

中图分类号:

TN821+ .1

靳贵平, 李龙, 孙毅, 等. 一种基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(12): 34-42.

JIN Guiping, LI Long, SUN Yi, et al. Reconfigurable Antenna with Wideband Multi-Polarization Based on Coplanar Waveguide Fed [J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(12): 34-42.

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