[发明专利]便携式DNA仿真的可重构天线

说明书

技术领域

    本发明涉及一种用于无线电通讯领域的天线，具体地说是一种便携式DNA仿真的可重构天线，其能够实现频率可重构。   

背景技术

天线作为一种用来发射和接收无线电波的部件，在无线通讯系统中起到了举足轻重的作用，是无线通信系统中不可缺少的组成部分。随着高频卫星通信系统、雷达、无线通信系统、特别是全球3G和4G网络建设的飞速发展，对天线的要求越来越高。一方面，需要天线能够工作在多个频带，具有多种工作模式并且具有良好的传送性能；另一方面，又要减轻天线的重量、减小天线体积并降低成本，而可重构（reconfigurable）天线被认为解决上述问题的最佳方案之一。可重构天线按功能分为频率可重构天线（包括实现宽频带和实现多频带）、方向图可重构天线、极化可重构天线和多电磁参数可重构天线。通过改变天线的结构可以使天线的频率、方向图、极化方式等多种参数中的一种或集中实现重构。这样可以通过切换天线的不同状态使天线具有多种工作模式，有利于在传输中实现多种有效的分集。

目前，人们设计的可重构天线总体可分为两大类：一类是由开关控制辐射体的物理尺寸来实现频率可重构，另一类是在开关的控制下改变天线的加载阻抗值，从而使其谐振频率可动态地发生变化。尽管现有的各种方法能够在一定程度上实现频率可重构，但它们共同的缺点是一旦天线制成，只能在设计的几个频段内进行调整。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便携式DNA仿真的可重构天线，其采用双螺旋天线，通过在不同位置加载不同的集总元件，方便地制成宽带宽、高增益天线特性或者频率可调特性的频率可重构天线。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种便携式DNA仿真的可重构天线，结构中包括接地板和借助接地板与馈电电路连接的有源螺旋状金属丝，还包括一与有源螺旋状金属丝同轴向、同螺旋圆柱面、同螺旋角绕制的寄生螺旋状金属丝，在有源螺旋状金属丝和寄生螺旋状金属丝之间设有集总元件。

所述寄生螺旋状金属丝借助接地电容与接地板连接。

在有源螺旋状金属丝轴线的法平面上、有源螺旋状金属丝与寄生螺旋状金属丝之间的弦所对应的圆心角为α，且0°＜α≤180°。

所述α优选30°~120°；更优选α为90°。

所述集总元件为电感或电容。

本发明基于DNA结构的启发，用金属丝绕制成DNA仿真的双螺旋结构天线，其中一个螺旋接馈电电路作为有源螺旋状金属丝，另一个作为寄生螺旋状金属丝，（以下将本发明的可重构天线简称为双螺旋结构天线）。对于双螺旋天线，由于双螺旋之间的强耦合，会弱化天线的方向性，本发明在两条金属导带之间加载集总元件，改变了双螺旋之间的强耦合，因此，得到高增益的天线。当加载集总元件的种类和位置不同时，得到不同特性的天线：当加载电感时，得到宽带宽、高增益特性的天线；当加载电容时，通过变换电容的垂直高度，会得到频率可调的窄带天线。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明开创了双螺旋结构的可重构天线，通过改变集总元件的种类以及位置，可实现宽带、高增益和工作频点可调两种特性的可重构天线；可将上述实现不同特性的天线运用于不同的天线系统中：其中宽带宽、高增益的双螺旋结构天线可用于无线电接收系统，天线的带宽、增益以及轴比等指标可通过调整电感的大小或者位置来进行优化；通过加载电容实现的频率可调特性的双螺旋天线用于无线电的发射端，天线的工作频率可通过改变电容的加载位置进行连续调节；（2）本发明结构简单、重构方便，通过切换天线的不同状态使天线具有多种工作模式，有利于在传输中实现多种有效的分集；（3）本发明两种功能的天线增益都很高，达到6dB以上；（4）本发明两种功能的天线均实现了圆极化，利于信号的发射和接收。

附图说明

图1是本发明双螺旋结构天线的立体结构示意图；

图2是单螺旋天线、不加载电感时、和加载电感后的双螺旋结构天线的S11曲线；

图3是匹配电路的结构示意图；

图4是双螺旋结构天线加载电感并采用图3中匹配电路时的S11曲线；

图5是双螺旋结构天线加载电感时的增益曲线；

图6是双螺旋结构天线加载电感时的轴比曲线；

图7和图8是双螺旋结构天线加载电容时在不同垂直高度下的S₁₁曲线；

图9是第二实施例中2.4GHz下模拟和测试的S₁₁曲线；

图10是第二实施例中增益曲线；