[发明专利]一种基于开关二极管的三个谐振频点可重构天线

说明书

一种基于开关二极管的三个谐振频点可重构天线，包括矩形介质基板，矩形介质基板的上表面一侧边沿设置有两块矩形金属接地板，两块矩形金属接地板之间的矩形介质基板上设置有一块矩形辐射板，矩形辐射板末端左右两侧的矩形介质基板上分别设置有第一矩形金属臂和第二矩形金属臂，矩形辐射板末端上方的矩形介质基板上设置有U型金属臂；所述的矩形辐射板分别通过第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管与第一矩形金属臂、第二矩形金属臂以及U型金属臂连接。本发明通过开关二极管与单极子天线臂连接，改变单极子天线辐射臂的有效长度，实现了在不同频点和不同远场辐射方向下工作。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于开关二极管的三个谐振频点可重构天线。

背景技术

随着无线通信技术的发展，4G无线通信技术的普及和5G技术的落地，远距离传输数据已经没有任何延时感，大量数据的传输也没有任何瓶颈，为智能世界的到来提供了基本条件。天线作为无线通信系统不可或缺的关键器件，一直是研究的热点并受到广泛的关注。天线的主要功能可归纳为以下两点：一是能量转换功能；二是实现能量的定向辐射和定向接收。天线的工作特性直接影响无线通信系统的整体性能，因而它是整个系统中不可或缺的重要组成部分。传统天线是为了某个给定的应用而设计，它的结构和性能参数是固定不变的。然而，当天线应用的环境，所需的性能参数发生了变化，哪怕是一个微小的变化，工程师们都需要根据新的指标重新设计天线。随着无线通信技术的不断发展，频谱资源的使用日趋频繁，无线频谱的紧缺限制了无线通信的进一步发展。如何有效地利用频谱资源已经成为近年来无线通信领域中一个新的研究热点。认知无线电被认为是能够解决频谱资源缺乏的一项新兴技术，认知无线电的核心思想就是无线通信系统通过频谱感知和智能学习能力，根据通信环境的变化动态地改变其发射机的工作参数，实现频谱的动态分配和频谱共享。认知无线电的一项关键技术就是天线的工作频率能够随着所分配的频谱的变化而变化，这就需要系统的天线在所需要的各个频谱内都能正常工作。其次，为了满足现代通信大容量，高速率，多功能的要求，通信系统往往需要根据周围传输信道的变化而调整系统及发射机的工作参数。

为了满足现代通讯系统对天线性能“灵活多变”的需要，可重构天线应运而生。天线的可重构是指，依靠电子、机械等手段改变辐射单元的工作特性。通常可以改变的天线工作性能有，工作频率，极化方式，辐射方向图以及上述工作性能的组合。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中单极子天线的谐振频点和辐射方向固定单一以及频带宽度不够的问题，提供一种基于开关二极管的三个谐振频点可重构天线，能够在不同的频率处可切换工作，同时具有多个辐射方向，可覆盖的频带宽度范围较广。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种基于开关二极管的三个谐振频点可重构天线，包括矩形介质基板，矩形介质基板的上表面一侧边沿设置有两块矩形金属接地板，两块矩形金属接地板之间的矩形介质基板上设置有一块矩形辐射板，矩形辐射板的长边从两块矩形金属接地板之间延伸而出，所述矩形辐射板末端左右两侧的矩形介质基板上分别设置有第一矩形金属臂和第二矩形金属臂，矩形辐射板末端上方的矩形介质基板上设置有U型金属臂；所述的矩形辐射板分别通过第一开关二极管、第二开关二极管、第三开关二极管与第一矩形金属臂、第二矩形金属臂以及U型金属臂连接；第一矩形金属臂和第二矩形金属臂均与矩形辐射板相垂直，第一开关二极管和第二开关二极管连接在第一矩形金属臂、第二矩形金属臂的窄边与矩形辐射板的末端侧面之间，第三开关二极管连接在U型金属臂的底边与矩形辐射板的末端顶面之间。

所述的矩形介质基板的组成材料为FR4，材料介电常数4.4±5％，损耗角正切0.02±5％。

两块矩形金属接地板沿矩形介质基板的短边布置，两块矩形金属接地板及矩形辐射板与矩形介质基板的短边重合，矩形辐射板与两侧矩形金属接地板之间留有间隙。

所述的两块矩形金属接地板大小相等，并且关于矩形辐射板的中轴线对称布置；