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随着卫星和无线通信的快速发展,现代通信系统需要具备大容量、多功能、超宽带等特点,这些需求往往依赖于多个天线来满足。为了缩减系统尺寸,需要减少天线数量,因此具有多工作模式、高效率、小体积等优势的可重构天线受到了广泛关注。现阶段普遍采用变容二极管、p-i-n二极管、微机电系统(Microelectromechanical Systems,MEMS)开关等射频器件来设计可重构天线,这些技术可以为天线提供低成本和高重构速度,但是它们在一些射频性能指标(如频率可调范围、功率处理能力和辐射效率)方面仍然存在不足。液态金属镓铟合金(Eutectic Gallium Indium,EGa In)由于其流动性与良好的导电性,可被应用于可重构天线设计领域,通过控制液体的流动可以改变天线结构,实现天线性能的调控。这种新型可重构技术克服了传统射频器件的缺点,具有高度线性、可弯曲、易共形等优点,同时还可以实现更宽的可重构带宽和更多的可重构状态,因此成为了可重构技术方面的研究热点。本文首先调研了关于液态金属天线的研究现状,之后在现阶段技术基础上结合EGa In的多种特性以及可重构天线的基本理论,设计了多款频率或极化可重构的液态金属天线,并分别通过加工与实测对其性能进行了验证。具体的工作内容如下:(1)设计了一款频率与极化混合可重构的平面单极子天线以及一款频率连续可重构、增益可调的微带准八木天线。首先通过向蚀刻有微流体通道的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)结构中注入不同量的EGa In作为单极子辐射体,实现了该平面单极子天线在1.43 GHz-9.18 GHz的频率连续可重构;之后对该结构进行改进,在两侧引入矩形环状通道,注射EGa In后作为寄生枝节,使该天线同时实现了线极化(Linear Polarization,LP)状态下1.4 GHz-4.4 GHz的频率可调以及LP,左旋圆极化(Left-hand Circular Polarization,LHCP)与右旋圆极化(Right-hand Circular Polarization,RHCP)三种极化之间的可重构。另一方面,以EGa In作为微带准八木天线的有源振子臂和引向器,改变通道中EGa In的长度,实现了天线在1.79 GHz-4.8GHz的频率连续可重构和每个状态下增益的可调。(2)设计了两款频率与极化混合可重构的宽缝天线。首先,在方形缝隙上方加载含有关于x轴+45~○和-45~○方向微流体通道的PDMS结构,每个方向包含五条通道,通道长度共三种,该天线实现了LP,LHCP与RHCP之间的极化可重构以及圆极化(Circular Polarization,CP)状态下三个工作频段的可重构,每种CP状态下总的3 d B轴比带宽均为26.42%(2.3 GHz-3 GHz)。然后在该结构基础上,将微流体通道改为多个圆柱形腔室相互连接的形状,便于只在一条通道内直接控制EGa In的长度。该结构只有关于x轴+45~○和-45~○方向的两条通道,简化了天线结构,同时CP状态下的频率可重构状态增加到了五个,3 d B轴比带宽也显著展宽。(3)设计了一款极化可重构的超表面天线。在微带缝隙天线上方加载PDMS覆层,其中含有双层用于实现LP到CP转换的微流体通道,注射上层通道构成LP到LHCP的极化转换超表面,注射下层通道构成LP到RHCP的极化转换超表面,不注射EGa In时不实现极化转换。因此通过改变超表面结构实现了该天线在LP,LHCP,RHCP三种极化状态之间的可重构,三个状态的中心频率分别为2.52 GHz,2.61 GHz和2.6 GHz,天线的峰值增益大于6.4 d Bi。