天線多模諧振技術(shù)的基本原理是什么

作者：?祝雷1?and?劉能武2

1. University of Macau

2.?Xidian University

多模諧振(MMR)技術(shù)是天線實(shí)現(xiàn)高性能、多功能、多通道的重要方法之一。本文揭示了天線多模諧振技術(shù)的基本原理，闡述了多模諧振技術(shù)在天線阻抗特性調(diào)控與輻射特性調(diào)控等方面的研究進(jìn)展，介紹了多模諧振技術(shù)在可穿戴通信、無(wú)線能量傳輸、多端口輸入輸出等系統(tǒng)中的應(yīng)用與推廣，旨在為天線行業(yè)發(fā)展提供新技術(shù)與新思路。

圖1 從濾波器多模諧振技術(shù)到天線多模諧振技術(shù)

當(dāng)前，無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展迫使裝備系統(tǒng)日趨平面化、共形化、多頻化、多功能化、一體化等。因此，核心部件天線亟需具備高性能、多功能、多通道等特性。針對(duì)傳統(tǒng)諧振式天線，其存在主模與諸多高次模，然而多數(shù)研究者聚焦于天線主模、忽略了天線高次模，導(dǎo)致高性能、多功能、多通道天線設(shè)計(jì)面臨諸多瓶頸問(wèn)題。在此背景下，多模諧振技術(shù)被逐漸提出并廣泛應(yīng)用。

早期，多模諧振技術(shù)廣泛應(yīng)用于濾波器綜合設(shè)計(jì)中，近些年被拓展到天線領(lǐng)域，其核心思想是激勵(lì)并調(diào)控多個(gè)諧振模以實(shí)現(xiàn)天線阻抗特性與輻射特性的顯著提升。天線多模諧振技術(shù)主要面臨以下難題：1) 不同模式離散分布，導(dǎo)致其諧振頻率比大且相互關(guān)聯(lián)；2) 高次模內(nèi)場(chǎng)變化劇烈，導(dǎo)致其輻射方向圖畸變嚴(yán)重；3) 模式內(nèi)場(chǎng)存在對(duì)消現(xiàn)象，導(dǎo)致多模輻射能力強(qiáng)弱不一。為解決上述難題，研究團(tuán)隊(duì)開展了天線多模激勵(lì)與抑制準(zhǔn)則、等效電路構(gòu)建模型、等效磁流調(diào)控模型等方面的工作，從而構(gòu)建出天線多模諧振技術(shù)的基本原理，以高效指導(dǎo)高性能、多功能、多通道天線設(shè)計(jì)。

在此篇綜述文章中，基于上述基本原理，我們首先介紹了多模諧振技術(shù)在天線阻抗特性調(diào)控方面的最新研究進(jìn)展，主要涵蓋了天線寬帶化、多頻化、多端口解耦等方面；其次，介紹了多模諧振技術(shù)在天線輻射特性調(diào)控方面的最新研究進(jìn)展，主要涵蓋了天線高增益、寬波束、多波束、多極化、低交叉極化、濾波及漏波等方面。上述研究成果有望為新天線、新性能的研制提供借鑒思路。

總結(jié)與展望

多模諧振技術(shù)成功將“不可用”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱捎谩蹦Ｊ?，提升了天線可用模式數(shù)量，因此在高性能、多功能、多通道天線設(shè)計(jì)中具有諸多優(yōu)勢(shì)。近些年，盡管研究者們?cè)诖朔较蛉〉昧酥T多研究成果，但是仍然存在一些問(wèn)題亟待解決。首先，大規(guī)模陣列天線中復(fù)雜模式的分析與調(diào)控問(wèn)題；其次，復(fù)雜頻率選擇表面的多模調(diào)控與復(fù)用問(wèn)題；然后，高精度移相器件的多模綜合問(wèn)題；此外，多模諧振技術(shù)在傳感器、生物醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、空天地通信等多制式一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用推廣問(wèn)題。鑒于此，期待更多研究者參與多模諧振技術(shù)中。

編輯：黃飛

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