[发明专利]一种差分频率可重构天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统综合设计中的天线技术领域，特别涉及一种差分频率可重构天线。

背景技术

随着无线通信技术的蓬勃发展,诸多无线通信系统例如第四代移动通信系统TD一LTE，航空移动遥测系统AMT以及无线局域网系统WLAN等可以集成到一个通信平台上。不同无线通信系统的天线结构和尺寸不尽相同，如果多个通信系统集成后仍然使用各自的天线，将会引起无线通信系统的设备体积庞大以及系统间干扰增加等问题。为了解决这些问题,国内外学者提出了频率可重构天线,在保证方向图以及极化方式不变的情况下，根据通信要求适时改变天线的工作频率，在电子对抗干扰和保密通信等诸多方面得到广泛应用。频率可重构天线通过引入开关器件例如二极管开关改变天线辐射单元的相对位置或者电流分布，使其能根据实际应用环境的需求实时改变天线工作频段，从而满足通信系统的需求。

近年来，国内外学者提出多种频率可重构天线，但是它们共同的缺点是天线所能达到的性能较差，具体表现在天线体积较大，结构复杂，甚至有些形式的天线因结构复杂而无法实现。

目前，大多射频前端多采用差分电路，为了解决单端口天线与射频前端的集成，通常采用巴伦把差分信号转换为单端口信号后馈入单端口天线。但巴伦的使用会引起射频前端损耗、降低系统效率，所以不是全集成的解决方案。如果采用差分天线，差分信号可以直接馈入到天线的两个端口，就没有必要再使用巴伦。于是，差分天线成为近年来国际学者的研究热点，受到学术界的高度重视。

因此，将差分天线与频率可重构天线二者结合起来，研究差分频率可重构天线是解决无线通信系统紧凑、高集成技术难题的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种差分频率可重构天线，解决目前无线通信系统天线数量多、设备体积大、集成度低的技术问题。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种差分频率可重构天线，包括正面辐射贴片1、介质基板2、以及反面接地板3；所述正面辐射贴片1包括两个背靠背对称设置的“U”形辐射贴片A1、A2和四个设置在“U”形辐射贴片末端的矩形辐射贴片A3、A4、A5、A6；所述“U”形辐射贴片和矩形辐射贴片之间的D1、D2、D3、以及D4处分别设有S1、S2、S3、以及S4共4个PIN二极管，所述4个PIN二极管用于控制“U”形辐射贴片和矩形辐射贴片之间的导通和断开；所述正面辐射贴片1中间段延伸出两段矩形微带线B1和B2，所述微带线用于调节天线的阻抗匹配；所述天线通过同轴线馈电，所述同轴线连接正面辐射贴片1、介质基板2、以及反面接地板3。

作为优选的，所述介质基板2在中心轴线上关于中心点对称的位置开有两个非金属化圆孔C1、C2。

作为优选的，所述同轴线为两根，两根同轴线的内芯分别通过介质基板2上的非金属化圆孔C1、C2与正面辐射贴片1相焊接，所述两根同轴线的外芯与反面接地板3相焊接，在两个非金属化圆孔C1、C2处通过两根同轴线分别进行0度和180度的差分馈电。

作为优选的，所述反面接地板3的四角分别开有矩形槽E1、E2、E3、E4，且反面接地板3的中心开有一个“工”字形的缝隙F，所述缝隙F用于改变反面接地板3上的电流路径来改变天线频率，同时用于隔开两个非金属化圆孔C1、C2差分馈电端口。

作为优选的，所述两个背靠背对称设置的“U”形辐射贴片，大小一致，形状完全对称。

作为优选的，通过所述S1、S2、S3、以及S4共4个PIN二极管开关的同时导通或同时断开的两种调频模式来实现对两种频率的独立控制，所述两种频率为2.65GHZ和3.50GHZ；所述4个PIN二极管导通时，“U”形辐射贴片和矩形辐射贴片连通，则“U”形结构末端相对较长；所述4个PIN二极管断开时，“U”形辐射贴片和矩形辐射贴片未连通，则“U”形结构末端相对较短，从而实现天线在所述两种频率模式下的切换。

作为优选的，所述介质基板2采用介电常数为4.4，尺寸为66mm*66mm，厚度为1.6mm的FR4介质基板。

作为优选的，所述正面辐射贴片1靠末端的D1、D2、D3、以及D4的开缝宽度均为1mm，正面辐射贴片1的“U”形辐射贴片A1、A2长度均为18.95mm，正面辐射贴片1的矩形辐射贴片A3、A4、A5、A6的长度均为6.5mm,正面辐射贴片1的A1、A2、A3、A4、A5、A6、D1、D2、D3、D4的宽度均为5mm，两个“U”形辐射贴片A1、A2的中间相距为2.1mm，微带线B1、B2的长度均为4mm，宽度均为3mm。