随着科学技术在人类各个生活领域的渗透和发展，无线通信的要求也在逐渐提高。天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到整个通信系统的性能优劣。液体天线以其特有的性能和优势，打破了传统固体天线的理念，为天线理论和应用开辟新的局面，也为目前无线通信天线发展中的问题提供了新的解决思路。

液体天线是指以液体材料为辐射媒介的天线，与传统的固态天线相比，液体天线可塑性强、可重构性强，具有低雷达散射截面的特点，能有效改善电磁耦合特性，在推动无线通信技术发展方面具有重要的研究意义。

液体天线自提出以来，许多学者对其进行了研究，目前，研究最多的液体天线是液态金属天线。从已有的文献资料来看，液体天线可大致分为具有导体特性的液体导体天线，具有介质特性的液体介质谐振器天线。具体实现方式有：海水导体天线，水介质谐振器天线和其他类型的介质天线，混合水天线，水加载天线，液态金属天线以及液晶材料天线。

最早的实用天线是海水天线，主应用于海事通信和船舰通信。2012年D. W. Tam 提出了一款动态的海水单极子天线，天线由水泵喷射出水柱作为辐射体，水柱的长度决定天线的工作频率，水柱直径的大小决定带宽。2012 年，L. Xing，Y. Huang 等人设计了一种加载介质的海水单极子天线，并对盐水的电导率与天线效率、阻抗带宽的关系进行了分析，通过控制加入盐的含量来调节盐水浓度。2014 年，Z. X. Hu，Z. X. Shen 等人提出了一款基于周期水槽的方向图可重构漏波天线。

1983 年，S. Long的文章发表后，介质谐振器作为天线的想法才被广泛接受并逐渐被关注和研究。2005 年，H. Fayad 等人提出了一种高度可变的液体水介质谐振器天线。2013 年，R. G. Zhou 等人在文献中提出了一种紧凑型水介质谐振器天线以及基于水介质谐振器理论对液体的介质特性进行测量的方法。2007 年 H. Fayad，P. Record 利用介质分布不连续的方法提出了一种方向图可控的介质谐振器天线。

水的高介电常数特性使得水介质谐振器天线尺寸小型化，但如果单纯以水作为天线，天线带宽很窄，且随着频率的升高水的介质损耗增加导致天线效率很低。为了得到宽带特性以及提高水天线的效率，2015-2016 年，Y. Huang 等人前后提出了几款混合结构的DVB-H (Digital Video Broadcasting Handheld)天线，天线由馈电部分金属单极子天线和水介质谐振器天线共同组成混合天线，其中水和盛装水的容器共同组成介质谐振。2015 年，Y. Huang 教授等人设计了一款基于水加载的紧凑型频率可重构的 DVB-H 天线，天线由折叠的微带单极子天线组成，天线折叠在盛有水的亚克力容器上，水和盛水容器作为天线的加载，天线体积减小了一半，通过调节变容二极管的偏置电压改变天线的有效电长度，从而实现频率的可重构。

2009 年，D. Michaeld，J. H. So 发现 EGaIn 液态合金是制作新天线材料的最佳组合。他们在塑胶基板上用聚二甲基硅氧烷(PDMS)刻蚀出微流体通道，然后将 EGaIn 注射入该微流体通道内，制成了新型的液态金属天线。与常规天线相比，该新型天线不仅能很好地接受信号，反复弯折扭曲也不会导致材料“疲劳”而断裂，而且还可在外力作用下延展或被截断时自我修复，维持连续不断的传导性。2012 年，J. H.Gerard，J. H. So等人设计了一种基于 EGaIn的可形变微带天线。天线由聚二甲基硅氧烷(PDMS)刻蚀有微流体通道的弹性介质包裹的液体金属(Eutectic Gallium Indium)组成。

液晶的组成物质是一种以碳为中心所构成的有机化合物。液晶聚合物 LCP(Liquid Crystal Polymer)具有重量轻，密封性好，柔韧性高。2002 年，Weil等人将液晶材料应用到了射频微波上，制作了一个微带可调移相器。2003 年，M. Nohamam等人将液晶材料应用于微带天线上，制作了一个频率可调的微带天线。2008 年，Liu 和Langley采用同样的方法，使用液晶调节微带天线的频率，通过给贴片和地板之间的 LCP 加上 DC 偏置电压，改变 LCP 介电常数，从而实现天线频率的可重构。

综上，液体材料以其特有的优势，逐渐成为一个热门的研究课题。目前液体天线的研究涉及了液体天线的效率、宽带、可重构以及各种新型结构，几乎涵盖了天线的所有应用。然而，迄今为止，相对于固体天线，液体天线在材料、理论、设计和实现上都还不是很成熟，尚未从根本上解决液体天线效率低、带宽窄等基础问题，同时已有的液体天线种类还比较单一。因此本课题基于液体天线在无线通信中实际应用的缺乏，拟设计并仿真一款可用于无线通讯的液体天线。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：