多扇区天线阵列中的微带开关设计与实现
《移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》范文
《移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》篇一一、引言随着移动通信技术的飞速发展，多频阵列天线在无线通信系统中扮演着越来越重要的角色。
为了满足日益增长的无线通信需求，设计高效、可靠的移动通信多频阵列天线，并对其进行优化，成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍移动通信多频阵列天线的设计原理、设计方法以及阵列优化的相关技术。
二、多频阵列天线设计原理多频阵列天线的设计原理主要基于天线阵列理论和频率分集技术。
通过将多个天线单元按照一定的规则排列成阵列，可以实现对多个频段的覆盖，提高天线的增益和方向性。
同时，通过频率分集技术，可以将不同频段的信号分别传输到不同的天线单元，实现频段的独立控制和优化。
三、多频阵列天线设计方法1. 天线单元设计：天线单元是构成阵列天线的基本单元，其性能直接影响到整个阵列的性能。
因此，设计高效、可靠的天线单元是多频阵列天线设计的关键。
通常采用微带贴片天线、偶极子天线等作为基本的天线单元。
2. 阵列布局设计：阵列布局设计是指将多个天线单元按照一定的规则排列成阵列的过程。
常见的阵列布局包括线性阵列、平面阵列等。
布局的规则应考虑到天线的辐射特性、方向性以及空间分布等因素。
3. 馈电网络设计：馈电网络是连接天线单元和信号源的重要部分，其性能直接影响到天线的匹配和传输效率。
设计合理的馈电网络，可以实现天线单元的独立控制和优化，提高整个阵列的性能。
四、阵列优化技术1. 幅度和相位调整：通过调整每个天线单元的幅度和相位，可以实现对整个阵列的优化。
幅度和相位的调整可以通过调整馈电网络的参数或者采用数字预失真技术来实现。
2. 波束赋形：波束赋形是指通过对阵列天线的幅度和相位进行加权，使天线辐射的波束具有一定的方向性和形状。
波束赋形可以实现对特定区域的增强覆盖和抑制干扰，提高通信系统的性能。
3. 算法优化：采用优化算法对阵列天线的性能进行优化，是当前研究的热点。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、神经网络等。
天线设计的原理与实现方式
天线设计的原理与实现方式天线是电磁波收发的关键部件，是无线通信中不可或缺的重要元件，不同的天线设计可以实现不同的工作频率、增益、方向性、天线匹配等性能。
本文将介绍天线设计的原理和实现方式，帮助读者更好地理解天线的工作原理和参数设计。
一、天线设计的基本原理天线是将电磁波转换为电信号或反之的电器（电磁设备），它是无线通信系统中的关键部件之一。
天线设计基本原理包括天线性能指标和天线结构设计两部分。
1、天线性能指标天线的性能指标主要包括工作频率、增益、方向性、天线匹配等。
不同的天线类型和应用场景需要不同的性能指标来实现特定的功能。
（1）工作频率工作频率是指天线在工作中所应用的频率范围，通常为频段或中心频率等。
天线的设计要根据应用环境和所需要的信号频率来确定。
（2）增益增益是指天线辐射的功率与理想点源天线辐射的功率的比值，通常以dB为单位。
天线的增益与其结构形式、工作频率、方向性等有关。
（3）方向性方向性是天线传输能量的方向特性，是指天线辐射模式的立体角分布。
天线的方向性与其结构形式、工作频率、增益等有关。
（4）天线匹配天线匹配是指天线系统整体与其驱动器之间阻抗匹配的关系，使得天线系统的传输和接收线路具有最佳阻抗匹配状态，以提高天线的输出功率和信噪比。
2、天线结构设计天线结构设计是指天线的实现方式，包括天线结构形式、阻抗匹配方式、辐射元件、天线材料等方面。
（1）天线结构形式天线结构形式可以分为线性天线、环形天线、阵列天线、反射天线、补偿天线、微带天线、偏振天线等多种形式，每种天线形式都有其特点，应根据具体要求来选择天线结构形式。
（2）阻抗匹配方式阻抗匹配方式主要有天线冷端阻抗、贴片阻抗、隔离光缆、转换器和偶合电路等多种方法。
（3）辐射元件天线的辐射元件包括天线辐射体、驱动器和辅助元件等。
辐射体和驱动器是天线最基本的组成部分，辅助元件包括反射盘、支撑杆、防射线等。
（4）天线材料天线材料主要包括导体、绝缘材料、衬底材料等。
微带贴片天线阵列的研究与设计
微带贴片天线阵列的研究与设计随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能和设计受到了广泛。
微带贴片天线作为一种常见的平面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，被广泛应用于现代通信系统中。
本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。
微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号，并在贴片表面形成电磁场，从而实现电磁波的辐射和接收。
微带贴片天线的应用范围广泛，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。
为了满足现代通信系统的需求，微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。
微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。
理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础，通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。
常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。
实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节，通过测试数据来验证理论分析的正确性。
实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。
数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程，通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。
实验结果表明，微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。
微带贴片天线阵列的辐射性能较强，能够实现方向性和增益的控制。
微带贴片天线阵列的带宽较宽，有利于实现多频段通信。
微带贴片天线阵列易于集成和制造，具有较低的成本和较高的可靠性。
这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。
本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计，总结了其性能特点和优势，并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。
微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线，具有广泛的应用前景。
在未来的研究中，可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法，提高其性能和可靠性，以满足不断发展的无线通信需求。
随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统中关键的组成部分，其性能和设计受到了广泛。
特别是高性能宽带双极化微带贴片天线，其在无线通信领域具有广泛的应用前景。
一种双线双圆极化微带天线阵列的设计
一种双线双圆极化微带天线阵列的设计赵东贺;蒋博;牛传峰;孙良【摘要】设计了一种双线双圆极化的多层印制板形式的微带天线阵列,采用缝隙耦合和微带线边馈实现天线的双极化,通过开关及圆极化器实现天线的双线双圆极化输出.通过对影响天线性能的各个参数进行优化设计,并加工了天线阵列,天线实测带宽为约15%,天线增益优于17dB.该天线单元结构简单,剖面低,可以作为大型微带天线阵列的子阵进行通信.%A dual linearly polarized and dual circularly polarized antenna array with muti-layers printed circuit board is proposed.Dual linearly polarizations are implemented by slots coupling and microstrip lines' side feeding, while the outputs of dual linearly polarizations and dual circularly polarizations are implemented by using a switch and a 90°bridge, respectively.By optimizing the parameters which affect antenna's performances, the antenna array is fabricated, with measured bandwidth of over 15% and antenna gain of over 17dB.The antenna unit manifests simply structure and low profile, which is an admirable candidate for the sub-array of large microstrip antenna arrays.【期刊名称】《河北省科学院学报》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】6页(P25-30)【关键词】微带天线;多层印制板;双线双圆极化;低剖面【作者】赵东贺;蒋博;牛传峰;孙良【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TN821卫星通信系统作为无线通信领域的重要组成分支，在人类生活中起着越来越重要的作用。
《2024年移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》范文
《移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》篇一一、引言随着移动通信技术的飞速发展，对多频阵列天线的设计与优化已成为研究热点。
移动通信多频阵列天线能够同时支持多个不同频段的通信需求，具有高效率、高可靠性、高集成度等优点。
本文旨在探讨移动通信多频阵列天线的设计与阵列优化，为移动通信技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、多频阵列天线设计1. 设计需求分析设计多频阵列天线时，首先要分析系统对频段覆盖、天线增益、极化方式等关键参数的需求。
结合实际的应用场景和设备性能指标，制定相应的设计目标。
2. 阵列结构选择根据设计需求，选择合适的阵列结构。
常见的阵列结构包括线性阵列、平面阵列等。
在设计中需考虑阵列规模、单元间距、辐射方向等因素。
3. 单元设计单元设计是多频阵列天线设计的关键环节。
要结合工作频段、极化方式等要求，设计出适合的单元结构。
常见的单元结构包括微带贴片、偶极子等。
4. 仿真与优化利用电磁仿真软件对设计进行仿真分析，通过调整参数优化天线性能。
同时，结合实际测试结果进行迭代优化，确保天线性能满足设计要求。
三、阵列优化技术1. 波束赋形技术波束赋形技术是提高阵列天线增益和方向性的重要手段。
通过调整阵列中各单元的激励幅度和相位，使波束在特定方向上达到最大增益。
此外，还可以通过优化算法进一步降低副瓣电平，提高抗干扰能力。
2. 数字波束成形技术数字波束成形技术通过数字信号处理实现波束成形。
该技术可灵活调整波束方向、增益和带宽等参数，适用于复杂的通信环境和多样化的应用需求。
3. 阵列校准与自适应技术阵列校准技术用于消除阵列中各单元之间的幅度和相位误差，提高阵列的辐射性能。
自适应技术则可以根据实际通信环境调整阵列参数，以适应信道变化和干扰。
四、实验与结果分析为了验证本文所提多频阵列天线设计与优化的有效性，我们进行了实验测试和分析。
首先，根据设计需求制作了多频阵列天线样品；然后，在实验室环境下进行性能测试；最后，将测试结果与仿真结果进行对比分析。
实现小型化微带天线的几种设计方法
实现小型化微带天线的几种设计方法
小型微带天线是近年来不断发展的新技术，它广泛应用于手机终端、导航和定位系统和模块，特别用于智能家居设备，以及医疗仪器、工业应用和战术无线网络。
它具有小尺寸、低功耗和灵活多变的特点，有助于改善用户体验，扩大无线设备的应用场景。
为了实现小型化微带天线的设计，目前已经有多种不同的方法，这取决于嵌入物理环境、天线结构与公共网络中要求的功能，下面我就给出实现小型化微带天线的几种设计方法：
1、增加磁性位移开关（MEMS）：在基础上增加磁性位移开关，其可以将多根天线收发电路连接在一起，实现单个机构的小型化，从而大大减小了天线的尺寸。
2、采用可调谐天线：将可调谐天线的平均尺寸缩小到比传统的微带天线小一些，可以通过控制控制变压器来改变振荡频率，从而满足不同的频率。
3、采用多普勒缩小型化天线：利用多普勒缩小型化天线可以实现多个带宽模块的小型化，此外还可以进一步利用多普勒技术增加天线的中心频率，从而提高小型化天线的频率范围，缩小其尺寸。
4、采用超长电缆波导：把超长电缆波导与普通电缆波导相结合，可以实现微带天线的微型化，同时利用超长电缆波导的周围增，采用相对较低的损耗，实现同样的功能。
5、利用可折叠的天线：设计可折叠的微带天线，它可以使天线更加小型化，且可以满足不同的频带要求。
总之，现有的技术可为实现小型化微带天线提供了很多可能性，也为我们提供了设计的灵活性和自由性。
微带天线的设计和阻抗匹配
微带天线的设计和阻抗匹配微带天线是一种广泛应用于无线通信领域的新型天线。
它具有体积小、重量轻、易于集成等优点，因此特别适合于现代通信系统的应用。
本文将详细介绍微带天线的原理、设计思路、阻抗匹配方法以及实验验证等方面的内容。
微带天线是在介质基板上制作的一种天线。
它主要由辐射元和传输线组成，通过在介质基板上印制金属导带，形成辐射元和传输线，利用电磁波的辐射和传播特性实现天线的功能。
由于辐射元和传输线都印制在介质基板上，因此微带天线具有体积小、重量轻、易于集成等优点。
选择合适的介质基板，根据需要选择介电常数、厚度、稳定性等参数；在介质基板上印制金属导带，形成辐射元和传输线；根据设计要求，对金属导带进行形状和尺寸的调整；为提高天线的性能，需要进行阻抗匹配等调试；选取合适的材料：根据应用场景和设计要求，选择合适的介质基板和金属材料；设计形状和尺寸：根据天线设计的原理，设计合适的辐射元和传输线形状，以及其尺寸大小；考虑天线的抗干扰能力：为提高天线的性能，需要采取措施提高天线的抗干扰能力，如设置保护区、采用滤波器等。
微带天线的阻抗匹配是实现天线高效辐射的关键环节。
通常情况下，微带天线的阻抗不是纯电阻，而是具有一定的电抗分量。
为了使天线与馈线之间实现良好的阻抗匹配，通常采用以下方法：改变馈线的特性阻抗：通过调整馈线的几何形状、材料等参数，改变馈线的特性阻抗，使其与天线的阻抗相匹配；添加电阻、电容等元件：在馈线与天线之间添加适当的电阻、电容等元件，以调整天线的阻抗，实现阻抗匹配；采用分步匹配：通过在馈线与天线之间设置适当的阶梯状阻抗，逐渐接近天线的阻抗，从而实现良好的阻抗匹配。
为了验证微带天线的性能和阻抗匹配的效果，通常需要进行实验测试。
实验测试主要包括以下步骤：搭建测试平台：根据需要搭建测试平台，包括信号源、功率放大器、接收机等；连接测试平台：将微带天线与测试平台连接，确保稳定的信号传输；调整阻抗匹配：根据实验结果，对天线的阻抗匹配进行微调，以获得最佳的性能；进行测试：在不同的频率、距离等条件下进行测试，收集数据并进行分析；结果分析与讨论：根据实验数据进行分析和讨论，评估微带天线的性能和阻抗匹配的效果。
12.5GHz 4×4微带天线阵列的设计
12.5GHz 4×4微带天线阵列的设计
随着无线通信技术的迅速发展，小型化、大容量的通信系统成为现在
以至于为来的主要发展目标。
由于双极化天线具有同频段的双通道通信、提高
通信容量、实现双工操作、可以提高系统灵敏度、抗多径效应等性能，从而日
益得到人们的青睐。
由于微带贴片天线在馈电方式和极化制式的多样化，以及
馈电网络、有源电路集成一体化等方面具有很多的优点，从而采用双极化天线
成为提高通信容量的一种比较实际的做法。
目前常用的双极化工作方式主要有
两类，第一就是利用方贴片作为辐射单元，对方贴片天线采用正交边双馈电就
能激励一对极化方向相互垂直的辐射波。
第二就是利用不同层的天线阵列分别
实现不同的极化，缺点是结构复杂，制作困难，造价高。
我们采用在同一平面
上实现两种极化方式，贴片单元的馈电方式却不用改变。
本文就是设计实现了
这种双极化微带天线阵列的组阵单元-4 乘以4 天线阵列。
1 微带天线阵列的设计
本文采用的贴片天线的基本结构如
设计过程中贴片层和接地层都采用铜，介质层采用介电常数为2.2 的Rogers RT/duroid 5880。
根据天线工作的中心频率12.5GHz，微带贴片天线单元的长和宽、反馈部分的长宽、组阵单元之间的阻抗匹配以及其他相关数据都可
以通过计算或者仿真优化得到。
根据以上的计算及仿真数据，我们制成了天线
的PCB 板，4 乘以4 微带天线阵列的实物
2 微带天线阵列的仿真和测试结果
我们通过Ansoft HFSS 仿真软件对天线阵列首先进行了仿真计算，。
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２１ ０ ２年 ６月
Ｉ 舛譬 限学 鼋 鼋； ｑ雹 瓤
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＣ Ｉ ｏ ｒａ ＡＥ Ｔ ｏ
Ｖｏ ． １７ Ｎｏ． ３
Ｊｎ ２ ｌ ｕ． ０２
多扇 区天 线 阵 列 中 的 微 带 开 关 设 计 与 实 现
雷 昕， 冯 狄， 韩仲 华 ， 海 川 徐
时得 到 串联 谐振 ， 向时并联 谐振 ， 反 因而 得 到高 的开
关 比。 当开 关 比相 同 ， 二极 管 正 反 向 阻抗 相 对 于 而 传 输线 特性 阻抗 稍大 时 ， 于做成 串联 结构 ； 宜 而相 对
于传输 线特 性 阻抗 较 小 时 ， 于做 成 并 联结 构 。并 宜
管 间距 。
时对 微波 信号 只呈 现 为一 个 线 性 电 阻 ， 阻值 由直 此 流偏 置决 定 ， 偏 置 时阻 值 小 ， 近短 路 ； 向偏 置 正 接 反
时 阻值很 大 ， 近开路 。总之 ，Ｉ 接 ＰＮ二极 管 对微 波 信 号不 产生 非线性 整 流 作用 ， 其微 波 阻 抗 只取 决 于 直 流偏 置特 性 ， 是 ＰＮ二 极 管 和普 通 二 极 管 的根 本 这 Ｉ 区别 －］ ３。 带 封装 的 ＰＮ二极管 正 向偏 置 和反 向偏置 时 的 Ｉ 等 效 电路 ， 图 １所示 ， ｓ 引线 电感 ， ｐ为管 壳 电 如 Ｌ为 Ｃ 容 ，ｆ Ｒ 为正 向电阻 ， ｊ Ｃ 为反 向 电容 ， ｊ 反 向 电阻 ， Ｒ为
微 带开 关 由微 带线和 ＰＮ二极 管构成 ， Ｉ 通过 采 用 Ａ ＳＭ ｍ ｎｕ 电磁 场 仿 真 工具 进行 仿 真及 实 际 Ｄ ｏ ｅ ｔｍ
生产 并进行 测试 ， 结果 表 明所设计 的单 刀八掷微 带开 关的插入 损耗 、 离度 和驻 波 比等 关键 性 能指 隔
标均 达到设 计要 求 。
故 反 向状 态 可 近 似 以 ｊ ｊ 示 ， 反 两 种 状 态 下 阻 ｘ表 正
抗 的 比值 ／ 称 为 开 关 比， 以 衡 量 ＰＮ开 关 的 用 Ｉ
优 劣 。欲使 开关 的性 能 优 良 ， 必须 尽 可 能 提 高 开关 比， 即应 尽量 减小 Ｃ值 和 Ｒ 值 ｆ 。 封装 寄 生参量 对开 关性 能会 引起不 利影 响 。串 联 电感 Ｌ 增加 了正 向 阻抗 ， 联 电容 Ｃ ｓ 并 ｐ则 减 小 了 反 向阻抗 ， 开关 比降 低 。可附加 调谐 元件 ， 正 向 使 使
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｎ ｅ ａ ｉ ｙ ｉＳ ｅ ｉ ｈ ｏ ｄ ａ ｄ ｗｉｅ ｅ ｓ ｎｅｗｏ ｋ ． Ｉ ｒ ｅ ｏ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ａ ｔｎｎ Ｓ ａ ｋｅ Ｓ Ｈ ｎ ｔ ｅ ｂｒ ａ ｂ ｎ ｒ ｌｓ ｔ ｒ ｓ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｂ ｏ ｄ ｎ ｔ ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｄ ｓａ ｃ ｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｌｎ ａ ａｒ ｔ ｒ ａ ｅ ｈ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｉｔ ｎ ｅａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｓ ｈ ｉ ｋ ｄ ｔ ａｅ．ａ Ｓ Ｔ ｃ ｏ ｔｉ ｗｉｃ ｒ ｉ ｇ ａ Ｐ８ ｍｉｒ ｓｒｐ ｓ ｔ ｈ ｗｏ ｋ ｎ ｔ５． ７ ＧＨｚ ５． ＧＨｚ ｕ ｅ ｎ ｍｕｔ— ｅ ｔｒ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｒ ｙ ｉ ｒ ｐｏ ｅ ９ ｓ ｄ ｉ ｌ ｓ ｃｏ ｎ ｅ ｎ ｒａ Ｓ ｐ ｏ ｓ ｄ．Ｔｈ ｒ ｒ ｏ ａｌ ｅ ｔｒ ｎ ａ ｈ ｉ ｅ ｅ ａ ｅ ｔ ｔｌｙ ８ ｓ ｃ ｏ ｓ ａ ｄ ｅ ｃ ｓ ｃｏ ｎｅ ｎ ａ 。 ｅ ｍｗｉ ｔ ｅ ｔ ｒａ ｔｎ ａ ｈ ｓ４５ ｂ ａ ｄ ｈ．Ｔｈ ｉｎ ｌｓ ｔ ｈ ｓ ｒ ｐｄｌ ｍｏ ｇ ｔｅ ｅ ｓ ｃｏ ｎ ｅ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｅ ｓｇ ａ ｗｉ ｅ ａ ｉ ｙ ａ ｎ ｈ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｎ ａ ｈ ｏ ｇ ｈ ｃ Ｓ ８ ｍｉｒ ｓｒｐ ｓ ｔｈ ｄ ｎ ｍｉａｌ ．Ｉ ａ ｈ ｔｔｅ ｍｕ ｔ．ｅ ｔｒａ ｔｎ ａ ａ ａ ａ ｋ ０。 ｏ ｅ ａ ｅ Ｐ Ｔ ｃ ｏ ｔｉ ｗｉｃ ｙ ａ ｃ ｌｙ ｔｍｅ ｎｓｔ ａ ｈ ｌｉｓ ｃ ｏ ｎ ｅ ｎ ｒ ｙ ｃ ｎ ｍａ ｅ３６ ｃ ｖ ｒ ｇ
（ 国电子 科技 集 团公 司第 １ 究所 ， 中 ５研 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３ 摘 要 ： 宽 带无线 网络 中 ， 了扩展传 输距 离和提 升 链路 速 率 ， 线 系统 的性 能至 关 重要 。提 出 在 为 天
了一 种应 用于 多扇 区天线 阵列 中的单 刀八 掷微 带开 关 ， 工作 频段 为 ５ ７－ ． Ｈ ， ． ５ ９Ｇ ｚ 多扇 区天 线 阵 列共 包括八 个扇 区， 个扇 区天 线水平 面波束覆 盖 范 围为 ４ 。 信 号通 过 单 刀八掷 微 带 开 关在 各 扇 每 ５， 区天线 间进 行 高速波 束动 态切 换 ， 而在 满足 高增 益 的 同时 实现 了水 平 ３ ０ 全 向覆 盖 。单 刀八 掷 从 ６。
Ａｎｔ ｎ ｒ ｙ ｅ ｎａ Ａｒ ａ
Ｌ ｎ， ＥＮＧ ， ＥＩＸｉ Ｆ Ｄｉ ＨＡＮ ｏ ｇ ｈ ａ， Ｚｈ ｎ — ｕ ＸＵ ｉｃ ｕ ｎ Ｈａ — ｈ ａ
（ ｈｎ ｌ ｔ ｎｃ ｅ ｈ ｏ ｇ ｒｕ ｏｐ ｒｔ ｎＮ ．１ ｅｅｒｈ Ｉｓ ｔｔ ， ｅ ｉｇ１ ０ ８ ， ｈｎ ） Ｃ ｉａＥ ｅ ｒ ｉｓ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｇ ｏ ｐ Ｃ ｒｏａ ｏ ｏ ５ Ｒ ｒａ ｎｔｕｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ ｃｏ Ｔ ｏ ｉ ｃ ｉ ｊ
般 二 极管 的单 向导 电性 和 整 流 效应 ，
其微 波 阻抗 主要 取 决 于直 流 偏 置 的极 性 和 大小 ， 与 微波 信号 的幅度 几乎无 关 。ＰＮ二极 管 在 正 向偏 置 Ｉ
式 中 ， 二 极 管截 止 时归 一化 电纳 ； 为 ＰＮ二 极 ｂ为 Ｚ Ｉ
其 中 。
当多个 ＰＮ二极 管 级联 时 ， 了使 总 隔离 度 最 Ｉ 为
调整天线方 向图能力 的智能 天线技术受 到广泛 关注 。
增益 ， 而增 大系统覆盖距离 并提升链路吞 吐量 。 从
波 束切 换 天线 作 为智 能 天 线 的一 种 实 现形 态 ，
和 自适 应 天线 阵相 比 ， 备 计 算量 少 ， 价 比高 ， 具 性 结
构 简单 ， 易于 实现等 优点 ， 在一 些专 用通 信系 统 中已
Ｋｅ ｒ ｓ：ｍ ｉｒ ｓｒｐ ｓ ｔ ｈ；ＰＩ ｄｉｄ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｏ ｔｉ ｗｉｃ Ｎ ｏ ｅ； ｍｕ ｔ－ｅ ｔｒ ａ ｔ ｎ ａ ａ ａ ｌｉｓ ｃｏ ｎ ｅ ｎ ｒ ｙ
整 的定 向波束 可 以抑制 同频 干扰 ， 高信噪 比和链 路 提
０ 引 言
作 为无线 网络 物理 层技术 的主要研 究方 向之一 ， 天线技术是 目前 的热点研究领 域 ， 特别 是具备 自适应
联 Ｐ Ｎ二极 管结 构如 图 ２所 示 。 Ｉ
果表 明 ， 计 的单刀 八掷 微带 开 关 的插 入损 耗 、 所设 隔
离度 和驻波 比等关键 Ｉ 生能指标均达 到设计 要求 。
图 ２ 并联 Ｐ Ｎ 二 极 管 结 构 Ｉ
１ 基 本 理 论
ＰＮ二极 管是微 波 开关 中应 用最 普 遍 的二 级管 Ｉ 型 ， 结构是 在重 掺杂 的 Ｐ区和 Ｎ 区 中间夹 一 层宽 其 度较大 的不 掺杂 的本征 区 ， 征 区也称 为 Ｉ区。ＰＮ 本 Ｉ 二极管 的直 流伏 安特性 和 普通 Ｐ Ｎ结 二 极管 是 一样 的 ， 是在 微 波频 率 的特 性 却 有 很 大 差 别 。ＰＮ二 但 Ｉ
ｕ ａ ｔ ｒ ｅ ｔａ ｅ ｄ ｎ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｆ ａ ｈ ｅｆ ｒ ｎｃ ｆＳ Ｔ ｍｉｒ ｓｒｐ ｓ ｔ ｈ ｉ ｃｕ ｎ ｎ ｅ — ｆｃ ｕ ｅ ｔ ｓ ｒ ｏ ｅ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｒｏｍａ ｅ ｏ Ｐ８ ｃ ｏ ｔｉ ｗｉ ｎ ｌ ｄｉｇ ｉ ｓ ｒ ｃ ｔｏ ｏ ｓ ｓ ｌｔｏ ｎ Ｗ Ｒ ｅｓ ｔ ｅ ｄ ｍａ ｄ． ｉｎ ｌｓ ，ｉｏ ａｉｎ ａ ｄ ＶＳ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｎ
多种 形态 中 ， 带线 与 ＰＮ 二级 管 构 成 的 开关 电路 微 Ｉ 具备 性能 高 、 本低 和结构 紧凑 等优 点 ， 别适合 应 成 特 用 于 中低 功率 射频 电路 。 结合波束切换 天线概念 ， 出了一种应用 于多扇 提 区天线 阵列的单刀八 掷射 频开关 电路 ， 工作 在 ５ ７～ ． ５９Ｇ ｚ ． Ｈ 频段 ， 多扇 区天线 阵 列 共包 括 ８个 扇 区， 每 个扇 区天线水平 面波束 覆盖 范 围为 ４ 。信 号通 过单 ５， 刀八掷 射频开关 电路在各 扇 区天线 问进行 动态切换 ， 从而 实现 ３０ 水平 全 向覆 盖。单 刀八 掷微 带开 关 由 ６。 微带 线和 ＰＮ二极管 构成 ， 过 采用 Ａ Ｓ Ｍ ｍ ｎｕ Ｉ 通 Ｄ ｏ ｅｔｍ 电磁 场仿 真工具进行仿 真及 实际生 产并进行 测试 ， 结
收 稿 日期 ：０ ２０ —５ ２ １－３１ 修 订 日期 ：０ ２０ —７ ２ １－５０
件 ， 中切换 电路 组件 是 实 现 波束 切 换 功 能 的 关键 其
２１ ０ ２年第 ３期
雷
昕 等： 多扇 区天线阵列 中的微带开关设计与实现
３１ １
部分 ， 负责将 信 号 在 多天 线 扇 区之 间进 行 分 配 。其 主要 形式 为射频 微 波 开关 电路 ， 射 频 开关 电路 的 在
当二极 管 并 联 在 传 输 线 上 ， 归 一 化 导 纳 为 其
Ｙ＝ ｊ ， 其插 入损耗 ｇ— ｂ时 则
０（ ｌ ｇ ［
（）Ｂ ㈩ 】 ｄ
（） ２
当多个 ＰＮ二 极管 级联 时 ， 了使 总插 入 损 耗 Ｉ 为
最低 ， Ｉ ＰＮ二极管 间距 应满 足式 （ ） ３
得 到采用 并取得 了 良好效 果 ， 本文 涉 及 的多 扇 区 天 线 阵列就 是一种 波束 切换 天线 。波束 切换 天线 的硬