[发明专利]一种低剖面宽带电磁超表面方向图可调天线

说明书

本发明公开了一种低剖面宽带电磁超表面方向图可调天线，在天线第一介质基板上表面印制辐射贴片和偏置馈电结构，辐射贴片包括电磁超表面、寄生贴片，偏置馈电结构包括隔交电感和直流偏置线，电磁超表面中第一排和最后一排贴片单元与相邻寄生枝节跨接有PIN开关，并配接有各自对应的接入了隔交电感的直流偏置线以控制PIN开关进行方向图可调。第一介质基板下层印制刻蚀有矩形缝隙的金属接地板。第二介质基板与第一介质基板紧密粘合，矩形微带馈线印制在第二介质基板下层，微带馈线通过矩形缝隙对天线的辐射贴片进行耦合馈电。本发明解决了方向图可重构天线带宽窄、增益低以及剖面较高的问题，可应用于无线通信。

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及低剖面宽带方向图可调天线技术，特别涉及一种电磁超表面可调天线的设计，可以应用于无线通信系统。

背景技术

随着科技的发展，无线通信领域对具有智能化、可调性的天线的需求日益增长。方向图可重构天线可以实现辐射方向图改变而其他特性保持不变；其可调的最大波束可以有效避开环境干扰并增加无线通信系统的容量；可以通过更好的指向目标方向以节约能源。随着通信系统容量不断增大，对于天线工作带宽和增益要求越来越高。紧凑的通信系统需求天线剖面更低。因此，低剖面、高增益的宽带方向图可重构天线是研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有技术的不足和缺陷，通过电磁超表面的加载，提出了一种宽带、高增益、剖面极低，可以在三个不同辐射方向图切换的可重构天线。该方向图可重构天线仅需一组电磁超表面和两组偏置枝节，通过两组开关即可实现方向图的可重构。与现有设计相比，该天线有着低剖面、宽带宽、高增益、易于加工等多个优点。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种低剖面宽带电磁超表面方向图可调天线，包括上下相互粘合堆叠的第二介质基板和第一介质基板，其中：

在第一介质基板下层印制有金属接地板，位于其中心位置刻蚀有一矩形缝隙；

第二介质基板下层印制有微带馈线，在第二介质基板上层印制有呈N×N周期排布的金属贴片单元，构成电磁超表面单元，每个电磁超表面单元尺寸相同，相邻电磁超表面单元间隔相同；

所述电磁超表面单元外侧的相邻金属贴片单元之间用电感连接，并且左侧单元配接有各自对应的直流偏置线，两个直流偏置线上各自接有电感；

在电磁超表面单元外侧分别排布有寄生贴片单元，每组寄生贴片左侧单元配接有各自对应的直流偏置线，两个直流偏置线上各自接有电感；

寄生贴片单元与电磁超表面单元之间通过PIN开关连接；通过直流偏置线以控制PIN开关工作状态；微带馈线通过金属接地板刻蚀的缝隙对电磁超表面耦合馈电。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优化的技术方案：

进一步，第二介质基板下层印制的微带馈线，微带馈线为矩形，其一边与第二介质基板对齐，另一边延伸至第二介质基板中心处。

进一步，所述寄生贴片单元分别排布在金属超表面单元两侧，每组寄生贴片单元由1×N排布的矩形金属贴片构成，其中每组寄生贴片单元宽度边长与电磁超表面边长相同，沿长度方向边长短于电磁超表面边长。

进一步，所述第1排与第N排的金属贴片相邻单元之间用隔交电感连接，对于直流电而言，第一排N个单元相互电连接，第N排N个单元相互电连接；对于交流电而言，所有金属贴片独立均未电连接。

进一步，所述直流偏置线分别印制在第1排、第N排电磁超表面单元左侧和两组寄生贴片单元左侧。

进一步，每个PIN开关两端分别跨接在构成寄生贴片单元的矩形金属贴片和距其最近的构成电磁超表面单元的正方形金属贴片单元上。