Антенна, способная динамически изменять свою частоту и свойства излучения
Реконфигурируемая антенна — это антенна, способная динамически изменять свои частотные и радиационные свойства контролируемым и обратимым образом. [2] Для обеспечения динамического отклика реконфигурируемые антенны интегрируют внутренний механизм (такой как РЧ-переключатели , варакторы , механические приводы или настраиваемые материалы ), который позволяет преднамеренно перераспределять РЧ-токи по поверхности антенны и производить обратимые изменения ее свойств. Реконфигурируемые антенны отличаются от интеллектуальных антенн , поскольку механизм реконфигурации находится внутри антенны, а не во внешней сети формирования луча . Возможность реконфигурации реконфигурируемых антенн используется для максимизации производительности антенны в изменяющемся сценарии или для удовлетворения изменяющихся эксплуатационных требований.
Частотно-перестраиваемые антенны могут динамически регулировать свою рабочую частоту . Они особенно полезны в ситуациях, когда сходятся несколько систем связи, поскольку требуемые несколько антенн могут быть заменены одной перестраиваемой антенной. Частотная перенастройка обычно достигается путем физических или электрических изменений размеров антенны с использованием радиочастотных переключателей [4] , нагрузки импеданса [5] или настраиваемых материалов. [6]
Реконфигурация диаграммы направленности
Реконфигурируемость диаграммы направленности основана на преднамеренной модификации сферического распределения диаграммы направленности . Управление лучом является наиболее распространенным применением и заключается в управлении направлением максимального излучения для максимизации усиления антенны в соединении с мобильными устройствами. Антенны с реконфигурируемой диаграммой направленности обычно проектируются с использованием подвижных/вращающихся структур [7] [8] или переключаемых и реактивно-нагруженных паразитных элементов. [9] [10] [11] За последние 10 лет реконфигурируемые антенны на основе метаматериалов привлекли внимание благодаря своему малому форм-фактору, широкому диапазону управления лучом и беспроводным приложениям. [12] [13] Плазменные антенны также исследовались в качестве альтернатив с настраиваемыми направленностями. [14] [15] [16]
Реконфигурация поляризации
Антенны с реконфигурируемой поляризацией способны переключаться между различными режимами поляризации . Возможность переключения между горизонтальной, вертикальной и круговой поляризацией может использоваться для снижения потерь из-за несоответствия поляризации в портативных устройствах. Реконфигурируемость поляризации может быть обеспечена путем изменения баланса между различными режимами многомодовой структуры. [17]
Реконфигурация соединения
Составная реконфигурация — это возможность одновременной настройки нескольких параметров антенны, например частоты и диаграммы направленности. Наиболее распространенным применением составной реконфигурации является сочетание быстрой перестройки частоты и сканирования луча для обеспечения улучшенной спектральной эффективности. Составная реконфигурируемость достигается путем объединения в одной структуре различных методов однопараметрической реконфигурации [18] [19] или путем динамического изменения формы поверхности пикселя. [1] [20]
Методы реконфигурации
Существуют различные типы методов реконфигурации антенн. В основном это электрические [4] (например, с использованием RF-MEMS , PIN-диодов или варакторов ), оптические, физические (в основном механические), [7] [8] и с использованием материалов. Для методов реконфигурации с использованием материалов материалы могут быть твердыми, жидкими кристаллами, жидкостями (диэлектрическая жидкость [21] или жидкий металл).
^ Hum, SV; Perruisseau-Carrier, J. (2014). «Реконфигурируемые отражательные решетки и линзовые решетки для динамического управления лучом антенны: обзор». IEEE Trans. Antennas Propag . 62 (1): 183. arXiv : 1308.4593 . Bibcode : 2014ITAP...62..183H. doi : 10.1109/TAP.2013.2287296. S2CID 32075766.
^ Mookiah, P.; Dandekar, KR (2009). "Антенная решетка на основе метаматериала и подложки для системы связи MIMO". IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 57 (10): 3283. Bibcode : 2009ITAP...57.3283M. doi : 10.1109/TAP.2009.2028638. S2CID 22859024.
^ Gulati, N.; Dandekar, KR (2014). «Обучение выбору состояния для реконфигурируемых антенн: подход многорукого бандита». Труды IEEE по антеннам и распространению . 62 (3): 1027. Bibcode : 2014ITAP...62.1027G. doi : 10.1109/TAP.2013.2276414. S2CID 1061713.
^ Борг, Джерард Г.; Харрис, Джеффри Х. (24 мая 1999 г.). «Применение плазменных столбов в радиочастотных антеннах». Applied Physics Letters . 74 (22): 3272–3274. Bibcode : 1999ApPhL..74.3272B. doi : 10.1063/1.123317.
^ Кумар, Раджниш; Бора, Дхирадж (3 марта 2010 г.). «Реконфигурируемая плазменная антенна». Журнал прикладной физики . 107 (5): 053303–053303–9. Bibcode : 2010JAP...107e3303K. doi : 10.1063/1.3318495.
^ Alexeff, I.; et al. (18 апреля 2006 г.). «Экспериментальные и теоретические результаты с плазменными антеннами». IEEE Transactions on Plasma Science . 34 (2): 166–172. Bibcode : 2006ITPS...34..166A. doi : 10.1109/TPS.2006.872180. S2CID 32033839.
^ Simons, RN; Donghoon, C.; Katehi, LPB (2002). "Плоская антенна с реконфигурируемой поляризацией, использующая приводы микроэлектромеханических систем (MEMS)". IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (IEEE Cat. No.02CH37313) . Том 2. IEEE Antennas Propag. Soc. Int. Symp. стр. 6–9. doi :10.1109/APS.2002.1016015. hdl :2060/20020063517. ISBN978-0-7803-7330-3. S2CID 108547161.
^ XS, Yang; Wang, BZ; Wu, W.; Xiao, S. (2007). "Антенна Yagi Patch с двухдиапазонными и реконфигурируемыми характеристиками". IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett . 6 (11): 168. Bibcode :2007IAWPL...6..168Y. doi :10.1109/LAWP.2007.895292. S2CID 7752473.
^ Aboufoul, T.; Chen, X.; Parini, C.; Alomainy, A. (2014). «Многопараметрическая реконфигурация в одной плоской сверхширокополосной антенне для современных беспроводных систем связи». IET Microwaves, Antennas & Propagation . 8 (11): 849–857. doi : 10.1049/iet-map.2013.0690 . S2CID 110598537.
^ Pringle, LN; et al. (2004). «Реконфигурируемая апертурная антенна на основе коммутируемых связей между электрически малыми металлическими заплатками». IEEE Trans. Antennas Propag . 52 (6): 1434–1445. Bibcode : 2004ITAP...52.1434P. doi : 10.1109/TAP.2004.825648. S2CID 25035434.