[发明专利]一种北斗短报文通信收发频率可重构天线

说明书

本发明公开了一种北斗短报文收发频率可重构天线，所述天线从上至下依次由上层介质基板、下层介质基板和射频馈电网络介质基板组成，所述主辐射贴片位于方环形寄生辐射贴片的中心，所述射频PIN二极管加载于主辐射贴片与寄生辐射贴片之间，所述直流接地端通过直流接地端引线与寄生辐射贴片外边沿中点处连接，所述直流偏置端引线采用异面分置形式连接到主辐射贴片中心。与现有技术相比，本发明采用频率可重构技术实现了收发天线介质基板的结构复用，因此所需安装口径小，极大地降低了终端设备平台的体积和重量，对于有低RCS和雷电防护等应用需求的装备平台，小口径天线具有显著的固有优势。

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种北斗短报文通信收发频率可重构天线，特别适用于有小口径、低剖面共形以及低RCS应用需求的机载数据通信系统中的北斗短报文终端设备平台。

背景技术

北斗短报文是北斗导航系统的核心特色功能，该功能支持短报文双向通信能力，其不受地形条件和环境气候影响，特别适用于远离移动通信网络覆盖地区或者因自然灾害等导致移动通信中断情况下的数据传输，因此北斗短报文通信具有很高的军用和民用价值。现代作战环境日益复杂，武器系统使用的通信、雷达探测、导航、电子对抗等电子信息设备大量增加，由此导致天线数目和种类不断增加。为了减小装备平台上各个电子系统的重量和雷达散射截面(RCS)，迫切地需要在不影响天线性能的情况下，尽可能地减小天线的口径和剖面高度。

频率可重构天线技术旨在使天线能根据实际需要实时重构天线的频率特性，该技术通过在同一个天线上使用PIN或MEMS开关动态改变其物理结构或尺寸，使其具有多个天线的功能，相当于多个天线共用一个物理口径。通过频率可重构设计，可以有效地减少天线所需安装口径，提高了设备平台空间利用率。目前北斗短报文收发天线通常采用接收和发射两个单层天线并列排布(参见申请公开号为CN 110954924 A，名称为“一种北斗卫星终端设备一体式抗干扰设计方法”的专利申请中的北斗短报文收发天线排布)或者双层叠层排布(参见授权公开号为CN 209282391 U，名称为“一种北斗蓝牙天线”的专利中的北斗短报文收发天线排布)，但是前者天线口径较大，不利于孔径综合设计，后者增加了天线剖面高度，其天线两层辐射片介质基板总厚度达8mm，因此不适用于低剖面共形应用，且RCS较高，不能满足低RCS的应用需求。北斗短报文收发频率相差较大，可采用频率可重构方式进行低剖面共口径设计，同时，北斗短报文作为系统的紧急备用功能，一般处于接收状态，因此适用于收发分时工作。但是根据目前检索发现，尚未发现国内外针对北斗短报文收发天线的频率可重构研究。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，本发明首次提出了一种低剖面、共口径北斗短报文收发频率可重构天线，天线结构简单、性能稳定，易于工程实现。天线通过结构复用实现低剖面和小型化的同时，电压驻波比、增益、轴比等各项电性能技术指标在收发频段内均具有良好的性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种北斗短报文收发频率可重构天线，包括天线，所述天线从上至下依次由上层介质基板、下层介质基板和射频馈电网络介质基板组成，下层介质基板位于上层介质基板和射频馈电网络介质基板之间，可防止上层介质基板下表面的直流偏置电路和馈电网络的介质基板上表面金属短路，

所述上层介质基板的上表面设有方形的主辐射贴片、方环形的寄生辐射贴片、射频PIN二极管、直流偏置端和直流接地端，所述主辐射贴片位于方环形寄生辐射贴片的中心，且位于上层介质基板的中心法线上，所述射频PIN二极管加载于主辐射贴片与寄生辐射贴片之间，所述直流接地端通过直流接地端引线与寄生辐射贴片外边沿中点处连接，所述直流偏置端采用直流偏置端引线与主辐射贴片连接，所述直流偏置端引线采用异面分置形式通过两个金属化过孔连接到主辐射贴片中心，天线直流偏置电路利用印刷电路板金属化过孔技术，采用异面分置形式进行布线，使得直流偏置端引线可从底部连接到天线主辐射贴片的中心，基于此微带天线中心零场强通道，有效避免了直流偏置端引线对天线圆极化辐射结构的破坏。