In this paper, a printed low-profile antenna with frequency and pattern reconfigurable functionality is designed in three modes. Each mode operates at different frequency bands and has several options available for pattern reconfiguration in these bands. The proposed antenna consists of eight pin-diode switches (S1 to S8). The switches S1 and S2, installed in the radiating patch, are used for frequency reconfigurability to control the operating bands of the antenna. The rest of the six switches (S3, S4, S5, S6, S7, and S8), loaded in the stubs on the rear side of the antenna, are used for pattern reconfiguration to control the main lobe beam steering. When all switches are off, the proposed antenna operates in a wideband mode, covering the 3.82-9.32 GHz frequency range. When S1 is on, the antenna resonates in the 3.5 GHz (3.09-4.17 GHz) band. When both S1 and S2 are on, the resonant band of the antenna is shifted to 2.5 GHz band (2.40-2.81 GHz). A very good impedance matching with a return loss of less than -10 dB is attained in these bands. The beam steering is done at each operating frequency by controlling the on and off states of the six pin-diode switches (S3, S4, S5, S6, S7, and S8). Depending on the state of the switches, the antenna can direct the beam in seven distinct directions at 4.2 GHz, 4.5 GHz, and 5 GHz. The main beam of the radiation pattern is steered in five different directions at 5.5 GHz, 3.5 GHz, and 2.6 GHz operating bands for the given state of the mentioned switches. The proposed antenna supports several sub-6 GHz 5G bands (2.6 GHz, 3.5 GHz, 4.2 GHz, 4.5 GHz, and 5 GHz) and can be used in handheld 5G devices.

中文翻译：

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低于6 GHz无线应用的多频带复合可重构5G天线的设计和实验分析

本文以三种模式设计了一种具有频率和方向可重构功能的印刷薄型天线。每种模式都在不同的频段上运行，并且在这些频段上有几种可用于模式重新配置的选项。建议的天线由八个引脚二极管开关（S1至S8）组成。安装在辐射贴片中的开关S1和S2用于频率可重新配置，以控制天线的工作频带。六个开关中的其余开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）装在天线后侧的短线中，用于模式重新配置，以控制主瓣波束转向。当所有开关均关闭时，建议的天线以宽带模式工作，覆盖3.82-9.32 GHz频率范围。当S1开启时，天线在3.5 GHz（3.09-4.17 GHz）频段内谐振。当S1和S2都打开时，天线的谐振频带将移至2.5 GHz频带（2.40-2.81 GHz）。在这些频带中，可以获得非常好的阻抗匹配，且回波损耗小于-10 dB。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。天线的谐振频段移至2.5 GHz频段（2.40-2.81 GHz）。在这些频带中，可以获得非常好的阻抗匹配，且回波损耗小于-10 dB。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。天线的谐振频段移至2.5 GHz频段（2.40-2.81 GHz）。在这些频带中，可以获得非常好的阻抗匹配，且回波损耗小于-10 dB。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。在这些频带中，可以获得非常好的阻抗匹配，且回波损耗小于-10 dB。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。在这些频带中，可以获得非常好的阻抗匹配，且回波损耗小于-10 dB。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。通过控制六个引脚二极管开关（S3，S4，S5，S6，S7和S8）的打开和关闭状态，可以在每个工作频率上进行光束控制。根据开关的状态，天线可以在4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz的七个不同方向上引导波束。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。对于所述开关的给定状态，辐射图的主光束在5.5 GHz，3.5 GHz和2.6 GHz的工作频带上沿五个不同方向操纵。拟议中的天线支持几个6 GHz以下的5G频段（2.6 GHz，3.5 GHz，4.2 GHz，4.5 GHz和5 GHz），可用于手持式5G设备。