[发明专利]一种高增益方向图可重构端射天线

说明书

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种高增益方向图可重构端射天线。包括介质基板，印刷于介质基板上表面的金属偶极子、传输线及匹配枝节，印刷于介质基板下表面的金属地、第一端口及第二端口，覆盖在金属偶极子上方的介质谐振器；传输线的一端连接金属偶极子；传输线的另一端分别连接第一端口与第二端口；传输线的一侧连接用于调节反射系数的匹配枝节；天线在第一端口与第二端口处输入功率比为1：0，1：1，或0：1时，其辐射方向图指向不同方向，通过改变第一端口与第二端口处的输入功率比来实现方向图的重构。本发明具有定向性好、增益高、结构简单等优势，在很大程度上弥补了现有同类设计普遍存在的端射性能差，结构复杂等不足。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种高增益方向图可重构端射天线。

背景技术

在新一代通讯系统中，为满足大范围的波束覆盖以及降低相邻空间内的电磁干扰等需求，灵活高效的波束调控能力不可或缺。相控阵列作为最常见的波束调控方案，其大规模的阵列结构以及复杂的馈电网络在增大了天线结构尺寸的同时，也提高了天线系统的损耗及制造成本。

方向图可重构天线能在很大程度上弥补相控阵列的不足，以简单紧凑的结构实现波束调控。随着近年来PCB制板技术、开关技术等相关技术的发展，越来越多的可重构天线利用PIN二极管、变容二极管、MEMS开关等器件的加载，通过电控改变开关状态的方式实现了天线参数的可重构，从而扩展了可重构技术的应用领域。然而，现有的方向图可重构天线普遍存在辐射性能方面的缺陷，以端射波束为例，现有方向图可重构天线提供的端射波束多增益较低，且不具备良好的前后比。

发明内容

本发明针对上述技术所存在的问题，提出了一种高增益方向图可重构端射天线。本发明的目的在于：针对现有的方向图可重构端射天线在端射性能方面普遍存在的不足，通过构建具备高增益端射性能的可控电磁偶极子，提升方向图可重构端射天线的增益与前后比。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种高增益方向图可重构端射天线，包括介质基板，印刷于介质基板上表面的金属偶极子、传输线及匹配枝节，印刷于介质基板下表面的金属地、第一端口及第二端口，覆盖在金属偶极子上方的介质谐振器；所述金属偶极子、传输线及匹配枝节均关于介质基板的垂直方向中心线对称设置；所述第一端口与第二端口关于介质基板的垂直方向中心线对称设置；所述传输线的一端连接金属偶极子；所述传输线的另一端分别连接第一端口与第二端口；所述传输线的一侧连接用于调节反射系数的匹配枝节；所述天线在第一端口与第二端口处输入功率比为1：0，1：1，或0：1时，其辐射方向图指向不同方向，通过改变第一端口与第二端口处的输入功率比来实现方向图的重构。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述介质谐振器的形状为长方体，工作在TE_2δ1模式，与位于其下方的金属偶极子构成一对可控的电磁偶极子以获得可切换的高增益端射方向图。

进一步的作为本发明的优选技术方案，当第一端口与第二端口处的输入功率比为1：0时，天线工作在状态一，此时天线的辐射方向图指向θ≈22°方向；当第一端口与第二端口处的输入功率比为1：1时，天线工作在状态二，此时天线的辐射方向图指向θ≈0°方向；当第一端口与第二端口处的输入功率比为0：1时，天线工作在状态三，此时天线的辐射方向图指向θ≈-22°方向。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述匹配枝节为开口型匹配枝节；所述开口型匹配枝节接近传输线与金属地的一直角边设置开口。

本发明所述的一种高增益方向图可重构端射天线，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明通过激励起介质谐振器的TE_2δ1模式，产生两个等效的磁偶极子；而位于介质谐振器下方的金属偶极子作为电偶极子，与等效的磁偶极子一同构成了两对电磁偶极子，通过改变两个输入端口处的功率分配，即可改变两对电磁偶极子之间的相位差与幅值比，进而实现对天线方向图的重构。