随着无线通信技术的快速发展,用户需求的不断提高,通信系统各项指标的要求越来越高。天线具有收发信号的功能,可实现信号在电信号和电磁波信号之间的转换,是通信系统极其重要的组成部分。现代通信系统要求天线具有小型化、强抗干扰能力、低功耗等特点。为满足现代通信系统的需求,基于MEMS技术的方向图可重构天线阵列成为研究的热点。基于MEMS技术的方向图可重构天线阵列可实现辐射波束的重构,从而可以用一副天线代替多副天线,大大减小了系统体积,提高了系统集成度。方向图可重构天线阵列辐射方向的重构通过MEMS开关来实现。MEMS开关通过改变天线馈电网络的机械结构来改变天线单元的信号的相位,最终实现方向图的重构。MEMS开关具有功耗低,尺寸小集成度高等优势,被广泛用于通信系统中。本文主要针对现有的天线阵列馈电网络系统复杂度高,输出相位不灵活等问题,设计了无需交叉耦合器和移相器的灵活相位差巴特勒矩阵(Butler Matrix)和基于MEMS移相器的可重构巴特勒矩阵。最后基于可重构巴特勒矩阵完成了方向图可重构天线阵列的设计。本文研究成果与创新如下:第一,针对传统巴特勒矩阵系统复杂,输出相位不够灵活从而限制了方向图可重构天线阵列的辐射范围的难题,本文设计了一种仅由四个任意相位差耦合器组成的4x4巴特勒矩阵模型。基于提出的理论模型设计了一个输出相位差分别为-30度,+150度,-120度和+60度的巴特勒矩阵。经仿真验证矩阵的隔离度为-25dB,回波损耗为-25dB,幅度不平衡度为0.2dB,相位误差小于1度。提出的巴特勒矩阵结构简单,输出相位差灵活,极大的扩大了方向图可重构天线的应用范围。第二,针对传统巴特勒矩阵多输出相位差个数与低系统规模之间的矛盾,本文提出了一种基于MEMS移相器的巴特勒矩阵,在4x4巴特勒矩阵规模的基础上实现了 8x8,16x16巴特勒等矩阵输出相位差的个数。基于提出的理论模型,本文分别设计了一个8输出相位差的可重构巴特勒矩阵和16输出相位差的可重构巴特勒矩阵。8输出相位差巴特勒矩阵的隔离度为-25dB,回波损耗为-25dB,幅度不平衡度为0.5dB,相位误差小于1度。16输出相位差巴特勒矩阵的隔离度为-24dB,回波损耗为-24dB,幅度不平衡度为0.5dB,相位误差小于1度。最后基于可重构巴特勒矩阵馈电网络完成了基于MEMS技术的方向图可重构天线阵列的设计。其辐射方向覆盖范围为65度,可在8个辐射波束之间自由切换。