可重构天线技术作为现代通信天线的关键技术,受到了广泛关注。极化可重构天线能有效降低由极化失配引起的信号损耗,抵抗多径效应,提高系统容量。卫星通信和无线WLAN接入通常需要高增益天线,因此研究高增益多重极化可重构天线具重要的理论意义和应用价值。本文利用短背腔天线的高增益特性,系统研究了基于短背腔天线的多重极化可重构天线,具体内容如下:1.提出了一种高增益水平/垂直线极化可重构天线。该天线基于短背腔天线结构实现高增益,其结构由圆形主反射板、方形副反射板、金属边环和可重构馈源,以及馈电柱和短路柱组成。其中馈源为两条正交的短H型缝隙,每条缝隙上各放置2个二极管,当两个二极管导通时,缝隙被短路,反之缝隙辐射线极化波。由此通过动态改变二极管的开/关状态实现天线极化在水平和垂直极化之间的切换。天线由馈电柱和短路柱进行激励并阻抗匹配。测试结果表明该天线实现了水平和垂直两种极化的可重构;两种极化下,|S11|≤-10d B带宽达到23.3%,覆盖2.87-3.64GHz频段,增益高达11d Bi。2.设计了一种高增益左旋/右旋圆极化可重构天线。该天线为短背射腔天线结构,由圆形主反射板、副反射板、金属边环和具有圆极化可重构性能的馈源,以及馈电柱和短路柱组成。馈源为两条相同垂直相交的长直缝隙,其末端各延伸一段弧形缝隙,在每个弧形缝隙上放置1个二极管,通过控制二极管开关状态,部分弧形缝隙枝节或被连接或被断开,由此使得两条垂直相交的缝隙分别产生一个电场幅度相等且相位相差90°的线极化波,从而实现圆极化。可通过合理选择开关状态实现左旋和右旋圆极化的切换。天线由馈电柱和短路柱进行激励并阻抗匹配。测试结果表明该天线在两种极化状态下均可实现11.5d Bi的高增益特性,|S11|≤-10d B的带宽达到36.7%,覆盖1.92-2.80GHz频段,两种极化下轴比带宽(AR≤3d B)达到22.9%,覆盖2.05-2.60GHz频段。3.基于前面两种高增益极化可重构天线,研究了一种高增益四重极化可重构天线。天线由圆形主反射板、圆形副反射板、金属边环和具有四重极化可重构性能的馈源,以及馈电柱和短路柱组成,其中馈源仍是二条垂直相交的缝隙,缝隙由长直部分和末端弧形缝隙二部分构成,在每条缝隙的不同位置上加载四个二极管,通过合理控制在弧形缝隙部分和长直缝隙中放置的8个二极管的状态,可以实现水平、垂直、左旋和右旋共四种极化方式的切换。天线由馈电柱和短路柱进行激励并阻抗匹配。测试结果表明该天线在四种极化方式下的平均增益高于10.5d Bi,|S11|≤-10d B的带宽均可覆盖2.24-2.78GHz(相对阻抗带宽为22.5%)频段,左右旋圆极化轴比带宽(AR≤3d B)覆盖2.24-2.64GHz频段(相对轴比带宽为16.7%),且方向图交叉极化均小于-15 d B。通过以上系统研究,丰富了极化可重构天线理论与设计方法,为高增益极化可重构天线的工程应用提供了新的有效方法。