1 导言
跟着无线通信和雷达体系的不断开展，使得同一渠道搭载的信息子体系数目添加，作为无线通信体系中信息收支必定通道的天线而言，其数量也相应添加，这样十分晦气于归纳体系的进一步开展，结构紧凑的可重构天线具有改进这种晦气局势的巨大潜力。别的，相控阵所能完成的波束电扫描可以大大的拓宽其运用规模，现在典型的相控阵能扫描到的视点仅为-45o 到+45 o，归纳剖析，形成相控阵的这种小视点扫描规模主要由两个要素导致，其一是天线自身的方向图特性，其二是互耦的存在，因而，怎么拓宽相控阵的扫描规模成为一个很抢手的研讨热门。从某种程度上而言，方向图可重构天线的提出可以处理这一问题。
本文提出了一种双频方向图可重构介质谐振天线，该天线具有两个谐振频率，经过操控安装在馈电网络上的四个开关，可以得到，每个谐振频率对应四个不同的方向图，然后完成重构;别的，关于同一种开关状况而言，两个谐振频率所对应的方向图彼此对称。本文也提出了运用该重构天线单元组成的相控阵，该阵列选用稀布阵列的组阵方法。研讨成果表明，相关于传统相控阵而言，该相控阵具有较低的副瓣和较大的扫描规模。
2 方向图可重构介质天线
2.1 天线结构
本文提出的可重构天线单元如图1所示。
由一个挖掉内圆柱体的半球介质谐振器和底部的正交馈电网络构成，选用中心同轴馈电。
(a) 三维图
(b) 底面图
图1 双频介质方向图可重构天线
该介质谐振天线的相对介电常数为εr=6，半径为R=7.2mm,内部挖掉的圆柱的半径和高度别离为r=6.6mm和3.5mm,四个半径和长度别离为rpin=0.62mm和L=3.48mm金属柱子别离固定在正交馈电网络的末端上，正交馈电网络的中心衔接同轴探针，且每个臂上均加有一个开关，别离界说为k1,k2,k3和k4。地板面积为2.1λ0×2.1λ0，此处的λ0表明自由空间波长。
为了可以更为精确地模仿实践开关，该研讨运用了实在开关的等效集总参数模型值，依据MA4GP905二极管的具体参数表咱们可以查到，二极管导通时相当于一个Rload=3Ω的小电阻，断开时相当于一个Cload=0.025pF的小%&&&&&%。经过操控这些开关的导通与截止，可以得到四中不同的辐射方向图。当k1导通，其他开关断开时，界说为状况I,依此类推，可以得到状况II,III和状况VI。
2.2 仿真成果
该天线运用三维高频电磁仿真软件HFSS10.0进行仿真。状况I和状况II的仿真回波损耗如图2所示。从图中可以看出，该提出的天线作业在两个频率,别离为f=10.8GHz和f=13.5GHz。
图2 回波损耗曲线
图3和图4别离给出了状况I和状况II在两个谐振频率的仿真E面辐射方向图。由辐射方向图可以看出，经过对开关状况的调理，可以得到不同的辐射方向图。因为对称性，这儿就不给出状况III和状况VI的辐射方向图了。
(a)状况I
(a)状况II图3 天线在f=10.8GHz状况I和状况II的仿真辐射方向图
(a)状况I
(b)状况II
图4 天线在f=13.5GHz状况I和状况II的仿真辐射方向图
3 可重构相控阵研讨
该阵列由上面给出的可重构单元组成,为了防止栅瓣的呈现和尽量削减天线单元之间的互耦，本文选用非均匀的布阵方法进行组阵，也便是稀布阵摆放[6-7]，三维结构如图5所示。该阵列由12个单元组成(No.1~No.12)，沿x轴散布，距离别离为d1~d11,各个单元方位由下面的公式可以计算出：
此处的
，n是指第n个单元,L是这个线性阵列的总的长度，咱们取L=8λ0,当每个单元加上鼓励相位时，阵列可以完成主瓣扫描，所加的鼓励相位为
θ0代表阵列辐射方向图的主瓣方向。咱们假定每个可重构天线单元的状况都共同，取状况I。
图6给出了该相控阵前六个鼓励端口的仿真回波损耗和和前七个天线的相邻单元的耦合系数曲线。可以看出，各个端口匹配杰出，且互耦跟着距离的增大而较小。
图6 (a)每个端口回波损耗和
图6 (b)相邻二端口的互耦
因为辐射方向图在同一开关状况下的两个谐振点的方向图根本对称，这儿仅给出了该相控阵作业在状况I且频率为f=10.8GHz的辐射方向图。从该方向图可以看出，该相控阵作业在状况I且f=10.8GHz时能从-84o扫描到0o，依据对称性，假如该天线作业在该状况且f=13.5GHz时，则该相控阵可以完成从0o扫描到84o。同理，假如每个天线单元均取状况II的话则在f=10.8GHz时可以从0o扫描到84o，在f=13.5GHz时可以从-84o扫描到0o，也便是说，经过重构开关状况或许改变作业频率，该相控阵都可以完成从-84o扫描到84o的扫描，相关于一般的相控阵而言，该阵列极大地拓宽了扫描规模。
图7 该相控阵跟着主瓣方向改变的辐射方向图
4 定论
本文提出了一种双频新式介质谐振方向图可重构天线单元，经过重构天线馈电网络上的开关状况，该天线可以完成在每个谐振频点上可以重构四个不同的辐射方向图。一起，本文运用该天线单元组成了功能优秀的稀布相控阵，经过重构开关状况，该相控阵的E面方向图的3dB波束带宽根本能完成θ=-90o 到 90o的扫描。
