[发明专利]辐射方向图可重构的平板天线

说明书

本发明提供了一种辐射方向图可重构的平板天线，包括：基板；接地板，其位于基板的中央区域，并且工作在主反射器模式下；多个驱动单元，其对称并且径向分布在接地板周围；多个寄生元件组，每个寄生元件组包括引向器与反射器，并且引向器与反射器依照驱动单元的位置分布在基板的外侧。本发明的天线具有如下优点：体积小、制造精度高、成本低，馈电网络较为简单并且阻抗匹配性能更好，RF能量传送能力较高。

技术领域

本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种辐射方向图可重构的平板天线。

背景技术

在小小区中，需要更改天线辐射图以满足覆盖扇区、容量性能或干扰抑制的需要。可以使用天线阵列的方法，但是这将导致天线的外形变大并且成本会大幅升高。辐射方向图可重构天线为小小区的基站提供了低成本并且可行的待选方案。

在很多方向图可重构天线中，ESPAR(电子可控被动阵列辐射器)天线是众多无线通信应用可选的方案。对于典型的ESPAR天线，单个有源元件被多个相同的寄生元件包围。采用变容二极管来加载每个寄生元件的底部。因此，在典型的7元件ESPAR天线中，通过调整变容二极管的偏置电压，该天线可以形成不同的辐射方向图。

然而，用于调整上述偏置电压的控制电路比较复杂。因此，当前有采用垂直于基板的金属棒和RF开关来代替变容二极管来将寄生元件在引向器和反射器两个工作模式之间切换。辐射方向图可以通过不同的开关组合配置来改变。这种设计仍然存在一些缺点：(1)尺寸大，天线高度取决于通常为单级子的驱动元件的高度，并且为了提升地面的反射效果，它需要一定长度的套筒；(2)阻抗变化，当寄生元件在反射器和引向器工作模式间切换时，由于互耦的影响，有源/驱动元件(馈电点)处的输入阻抗将变化明显，从而导致较差的VSWR(电压驻波比)；(3)需要较高的制造精度；(4)垂直极化的RF能量传输不如水平方向。

因此，亟需一种成本低、体积小且辐射方向图能够重构的天线。

发明内容

针对以上问题，本发明通过提供了一种辐射方向图能够重构的平板天线。

本发明提出了一种平板天线，包括：基板；接地板，其位于所述基板的中央区域，并且工作在主反射器模式下；多个驱动单元，其对称并且径向分布在所述接地板周围；多个寄生元件组，每个寄生元件组包括引向器与反射器，并且所述引向器与反射器依照所述驱动单元的位置分布在所述基板的外侧。

优选的，所述驱动单元被配置为V形，其包括第一支臂和第二支臂，其中，所述第一支臂与所述寄生元件位于所述基板的顶部，所述第二支臂位于所述基板的底部且耦接至所述接地板。

优选的，所述引向器被配置为V形，其包括第三支臂和第四支臂，所述引向器沿径向分布在所述驱动单元的外侧；所述反射器被配置为直线型，其沿切向分布在所述驱动单元的外侧，用于聚集由所述驱动单元产生的方向辐射图。

优选的，所述引向器的支臂之间的夹角基本上等于所述驱动单元的支臂之间的夹角；和/或所述反射器包括至少两个在径向上基本上相互平行的支臂。

优选的，所述反射器的至少两个支臂中的最长的支臂为距离所述接地板最近的支臂。

优选的，所述平板天线还包括开关单元，其位于所述基板的中央区域，用于选择相应一个或多个的驱动单元。

优选的，所述驱动单元还包括至少一个与所述开关单元同步的接地开关，所述开关被配置为：当所述驱动单元被选中时，所述接地开关断开，以使得所述驱动单元能够接收来自位于所述基板中心的馈电点的射频信号；当所述驱动单元未被选中时，所述接地开关闭合，以使得驱动单元接地。

优选的，所述平板天线还包括阻抗匹配单元，其耦接至所述驱动单元，并分布在所述基板中心的周围，用于匹配所述天线的输入阻抗。

优选的，所述阻抗匹配单元为微带线匹配电路或集成的电感-电容匹配电路。