[发明专利]一种加载PIN二极管的频率可重构天线及方法

说明书

本发明涉及一种加载PIN二极管的频率可重构天线及方法，属于天线技术领域，包括缝隙天线，所述缝隙天线的缝隙上跨接有多个PIN二极管开关，通过控制PIN二极管开关的通断改变辐射缝隙的长度，对缝隙天线的工作频率进行控制。本发明能够满足多个频段内的频率重构，满足多种应用场景的需求。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种加载PIN二极管的频率可重构天线及方法。

背景技术

在雷达、无线通信系统中，信息的出入依赖于天线。随着现代雷达和移动通信的发展，为实现通信、导航、制导等目的，大量天线安装在同一区域的情形越来越多，这对降低系统成本，减轻重量，减小雷达散射截面，实现良好的电磁兼容特性非常不利，可重构天线技术为解决上述难题提供了可靠途径。可重构天线相当于多个天线共用一个物理口径，特点是同一个天线或阵列通过动态改变其物理结构或尺寸，能够实现多天线的功能。

其中，可重构天线中的频率可重构天线(fequency-reconfigurable-antenna，FRA)是一种可以切换工作频率，同时保持辐射方向图基本不变的一种新型天线。频率可重构天线可以满足飞机、导弹武器等不同平台对无线电探测装置的功能多样化、信息处理多源化、环境感知智能化、探测装置集成化、轻小化等要求，解决传统单一功能天线数目在平台同一区域不断增加，带来的电磁兼容环境复杂、平台雷达散射截面积大、天线重量和成本难控制等突出问题。

频率可重构天线目前的设计通常采用PIN二极管、射频微机电系统、变容二极管等射频微波开关与微带天线、缝隙天线或者偶极子天线相结合的方法，以达到对天线的工作频率、方向图和极化方向的重构。

现有的频率可重构天线，主要通过改变PIN二极管的连接方式，改变天线的馈线长度，或者改变天线内部结构的连接方式，从而实现天线在不同频点之间切换的目的，还有用过使用微电子机械系统(MEMS)开关来改变天线介质基板和金属贴片的通断路以控制实现了天线的大范围频率的可重构性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加载PIN二极管的频率可重构天线及方法

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种加载PIN二极管的频率可重构天线，包括缝隙天线，所述缝隙天线的缝隙上跨接有多个PIN二极管开关，通过控制PIN二极管开关的通断改变辐射缝隙的长度，对缝隙天线的工作频率进行控制。

进一步，所述缝隙天线包括介质基片，在所述介质基片的一面设有接地板，在所述接地板表面设有细长的缝隙，在所述介质基片的另一面设有馈电微带线。

进一步，所述缝隙天线的缝隙长度为：

其中，λ_g表示的是介质波长；

考虑到边缘效应的影响，对缝隙的长度进行修正，修正量为：

其中，ω是天线的尺寸，h是介质基片厚度；ε_e是介质基板的有效介电常数，表示为：

其中，ε_r是介质基片的相对介电常数，实际的缝隙尺寸为：

进一步，所述PIN二极管开关的数目为偶数，多个PIN二极管开关基于所述缝隙天线的中心线对称分布。

进一步，所述PIN二极管开关的数目为奇数，其中一个PIN二极管开关设置在所述缝隙天线的中心线，其余PIN二极管开关基于所述缝隙天线的中心线对称分布。

进一步，所述缝隙天线的工作频率包括3.7至4.2GHz的卫星通信波段以及5.25至5.85GHzWLAN通信波段。