[发明专利]一种基于单极子环的方向图可重构天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种基于单极子环的方向图可重构天线。

背景技术

随着科学技术的飞速发展与人类通信与日俱增的需求，无线通信朝着多功能、小型化、结构简单等方向发展，可重构天线正是在这种背景下应运而生。可重构天线可解决传统天线同一平台上搭载多天线引起的电磁兼容问题，并且可以节约系统成本，减小占用体积。方向图可重构天线是可重构领域的一个分支，有比较重要的研究意义。

方向图是天线的一个重要特性，在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性。方向图可重构天线是指通过在天线辐射体或者天线馈电结构等中引入MEMS开关、二极管开关或场效应管开关等来改变天线的电流分布，在保证覆盖频段与极化方式不变前提下，改变方向图的指向。方向图可重构天线可以避免信号干扰，提高工作安全性以及节省系统功率，对未来无线通信的发展具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于单极子环的方向图可重构天线。

本发明采用如下技术方案：

一种基于单极子环的方向图可重构天线，包括介质基板，蚀刻在介质基板正面的矩形金属环、共面波导馈线及共面波导地板，所述共面波导馈线与矩形金属环连接，还包括蚀刻在介质基板背面的金属地板、第一金属条、平行于第一金属条的第二金属条及加载在第一金属条上的开关，所述第一金属条与金属地板连接；

所述第一金属条为矩形，所述第一金属条具体为两个，结构相同，位于矩形金属环的左右两侧，且关于矩形金属环对称。

所述第二金属条为矩形，具体为两个，与第一金属条平行，且关于矩形金属环对称。

开关为射频二极管开关，具体为两个，分别加载在两个第一金属条上。

矩形金属环外径长0.16λ₀，外径宽0.14λ₀，内径长为0.1λ₀，内径宽为0.11λ₀，其中λ₀是中心频率2.4GHZ所对应的自由空间的波长。

所述第二金属条与第一金属条的宽度相同，均为9mm,所述第二金属条的长度为0.22λ₀，其中λ₀是中心频率2.4GHZ所对应的自由空间的波长。

所述第一金属条的长度分为两部分，位于开关的顶部长度为0.25λ₀，位于开关底部的长度为0.05λ₀，其中λ₀是中心频率2.4GHZ所对应的自由空间的波长。

采用共面波导馈电方式，第一金属条靠近矩形金属环两侧的垂直边，形成电容耦合。

本发明的有益效果：

(1)本发明的主辐射体是天线矩形环，通过在介质基板背面与矩形金属环靠近两边蚀刻第一金属条，实现第一金属条与矩形金属环的耦合；由于采用了该技术特征，给本发明带来的技术效果是：天线获得较好的阻抗匹配，带宽达到22.89％(2.09GHZ-2.63GHZ)；

(2)本发明的介质基板背面蚀刻的第一金属条上各加载一个射频二极管开关，由于采用了该技术特征，给本发明带来的技术效果是：通过控制开关的导通与断开，可同时实现E面和H面的方向图可重构；

(3)本发明采用单极子环天线与共面波导馈电相结合的方式，由于采用了该技术特征，给本发明带来的技术效果是：天线结构简单，易于制作。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的参数示意图；

图3是本发明第一开关7A、第二开关7B闭合时的等效电路；

图4是本发明第一开关7A、第二开关7B断开时的等效电路；

图5是本发明第一开关7A断开、第二开关7B导通时的回波损耗；

图6是本发明第一开关7A断开、第二开关7B导通时的E面方向图；

图7是本发明第一开关7A断开、第二开关7B导通时的H面方向图；

图8是本发明第一开关7A导通、第二开关7B断开时的回波损耗；

图9是本发明第一开关7A导通、第二开关7B断开的E面方向图；

图10是本发明第一开关7A导通、第二开关7B断开的H面方向图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例