[发明专利]一种低剖面宽带高增益方向图机械可调天线

说明书

本发明公开了一种低剖面宽带高增益方向图机械可调天线，在天线第一介质基板上表面印制周期表面覆层，第二介质基板上表面印制刻蚀有矩形激励缝隙的金属接地板。第二介质基板与第一介质基板上下堆叠，矩形微带馈线印制在第二介质基板下表面，微带馈线通过矩形激励缝隙对天线的辐射贴片进行耦合馈电。通过机械移动介质基板位置，可以实现天线辐射方向图主波束指向的改变。本发明可以方便的通过机械移动改变天线的辐射方向图，解决了高增益天线辐射方向图性能固定、带宽窄机械扫描天线剖面较高的问题，可应用于无线通信。

技术领域

本发明属于电子技术领域，本发明涉及一种低剖面宽带方向图可调天线设计，具体地说是一种基于机械移动方式的周期表面覆层方向图可调天线的设计，可以应用于无线通信系统。

背景技术

高增益定向天线在无线通信领域具有广泛的应用。相比于采用低增益全向天线的通信系统，采用高增益定向天线的通信系统发射功率更低、具有较强的抗干扰能力。

现有的基于相控阵原理的平板天线能够实现高增益的波束扫描，但是其体积大、结构复杂、成本高。基于机械伺服结构的天线也能实现高增益波束扫面，但是伺服结构往往笨重且复杂。

因此本发明提出了一种基于机械方向图可重构技术的天线，该天线可以根据信号覆盖的需要，灵活地改变方向图的指向和形状，有助于提高信号覆盖的质量。本发明中所属的天线具有工作带宽大、增益高、结构紧凑简单、成本低廉和波束灵活可调等特性，从而降低波束扫描天线的加工成本。

发明内容

为了解决上述现有天线设计中存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有工作带宽大、增益高、结构紧凑简单、成本低廉和波束灵活可调等特性的天线。本发明基于机械移动的低剖面宽带方向图可调天线，通过采用缝隙天线与覆层结构的合理加载技术，有效降低了高增益天线的剖面，同时多个谐振模式的产生展宽了天线工作带宽。通过机械移动的方式，实现了天线方向图的调控设计。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种低剖面宽带高增益方向图机械可调天线，包括：

第一介质基板，上表面印制有呈周期排布的周期表面覆层；

所述周期排布的周期表面覆层为呈N×N周期排布的正方形金属贴片单元，每个金属贴片单元尺寸相同，相邻金属贴片单元间隔距离相同；

第二介质基板，上表面印制刻蚀有矩形激励缝隙的金属接地板，下表面印制有微带馈线；

第一介质基板与第二介质基板上下堆叠，通过改变第一介质基板和第二介质基板的相对位置使得天线的最大辐射方向指向发生改变。

作为优选，所述第二介质基板的长度大于第一介质基板的长度，改变第一介质基板和第二介质基板的相对位置为第一介质基板沿第二介质基板长度方向移动。

作为优选，所述正方形金属贴片单元数量可以为4，5或6。

作为优选，当第一介质基板与第二介质基板中心线重合，天线最大辐射方向与介质基板垂直；

当第一介质基板沿第二介质基板中心线长度方向偏移，使得第二介质基板上的矩形激励缝隙的投影位于周期排布的周期表面覆层第三排和第四排正方形金属贴片单元之间时，天线最大辐射方向指向-30°；

当第一介质基板沿第二介质基板中心线长度方向偏移，使得第二介质基板上的矩形激励缝隙的投影位于周期排布的周期表面覆层第一排和第二排正方形金属贴片单元之间时，天线最大辐射方向指向+30°。

作为优选，所述天线设计的中心工作频率为3.8GHz；在天线最大辐射方向与介质基板垂直模式下，天线的阻抗匹配频段为：3.39GHz-4.19GHz；在天线最大辐射方向指向-30°模式下，天线的阻抗匹配频段为：3.41GHz-4.16GHz；在天线最大辐射方向指向+30°模式下，天线的阻抗匹配频段为：3.41GHz-4.15GHz。