[发明专利]共面波导馈电的三频频率可重构天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种共面波导馈电的三频频率可重构的微带天线。属于无线通信领域中具有多个频率可调的频率可重构天线范畴。

背景技术

当今无线通信技术飞速发展，只要有无线网络覆盖的地方人们可以自由地与他人通信或者进行数据的传送。新的无线技术不断地出现，所使用的无线频段也不断地在更新。例如GSM900系统，DCS1800系统,3G无线通信系统，WLAN无线局域网系统，WiMAX等系统都使用了不同的无线电频谱。目前通用的解决方案是在系统设备上架设多个相对应的天线。考虑到无线通信设备对各通信标准的支持与集成这以及未来新生的通信标准，这种方案的存在其缺点就是：架设天线数量多、频谱利用率小、设备体积增大、成本高，天线之间的干扰大。应对这些问题学者们提出了可重构天线的概念。其特点是在单一口径的天线上，动态改变其物理机构实现多个天线的功能。具有频率可重构功能的天线就可以使得天线动态地在多个频段上工作，各频段之间几乎没有干扰，同时辐射的方向图可以保持大致不变。

发明内容

本发明针对目前主流无线通信系统使用的三个频段：0.9GHz、1.8GHz、2.4GHz，提供一种共面波导馈电的三频频率可重构天线，使其在三个频段上都能实现较好的阻抗匹配，拥有较大的阻抗带宽，同时还能省去开关偏置电路的设计，减小开关对天线辐射性能的影响。

为达到上述目的，本发明的构思是：

（1）      天线由共面波导馈电，通过在辐射缝隙上并联开关元件改变其谐振长度达到频率可重构的目的。在此发明中使用的开关元件为射频PIN二极管。

（2）      天线工作在不同的频段上时，对于各频段工作的辐射缝隙采用不同的缝隙宽度，使得在这些频段上都能获得较好的阻抗匹配。

（3）      利用共面波导馈电天线的辐射体和接地平面共面的特点，二极管的正负极可以焊接在同一平面，省去了开关偏置电路和接地孔的设计。

（4）      本发明采用如下的介质板材料：介质基板选用介电常数为                                                =2.65，厚度h=0.8mm。采用共面波导馈电和平面微带结构。

（5）      天线共分三层，即上层为金属共面波导结构，中间层是介质板层及输入输出端口，介质板材背面即下层为一层金属镀层，其中输入输出端口处焊接两个SMA接头，用于实际测量与应用。正面金属微带结构是有一个共面波导馈线，平面微带缝隙天线，以及射频PIN二极管组成，通过改变缝隙的宽度和PIN二极管的位置可以调整天线的工作频段及其阻抗匹配。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种新型的共面波导馈电的三频频率可重构天线，包括上层的金属微带、中层的介质基板和下层的背面地板，其特征在于所述金属微带包括辐射贴片、共面波导地板、共面波导馈线、匹配枝节和4个PIN二极管，所述共面波导包围着辐射贴片，共面波导地板与辐射贴片之间由四个PIN二极管连接，共面波导馈线位于共面波导地板下边中央开口车而与辐射贴片连成一体，匹配枝节与共面波导地板上部连成一体；所述背面地板是位于介质基板背面对应于共面波导地板下部和共面波导馈线下面的金属镀层，与所述金属微带共同构成微带天线。两组二极管的偏置方向相反，并且根据不同的工作频段放置在特定的位置上。当从馈电端口馈入不同的偏置电压的时候，天线工作在所设计的三个不同频段上。

所述辐射贴片左右两个边缘与共面波导地板之间的缝隙宽度相等，辐射贴片下边缘与共面波导地板间的缝隙宽度大于辐射贴片左右两个边缘与共面波导地板间的缝隙宽度。

所述缝隙可以通过改变其宽度对各个工作频段的阻抗匹配和阻抗带宽进行调整和均衡，能够使得天线在三个工作频段下都能有较好的阻抗特性。

所述辐射贴片的形状，并且直接与共面波导馈线相连形成一个整体。

所述介质板层为介电常数=2.65的介质板，该介质板厚度h =0.8mm。

所述匹配枝节的形状为矩形，其上边缘与共面波导地板直接连接成一个整体。

所述的正面微带天线和反面的金属镀层需要是导电性较好的金属材料，如金、银或铜。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：