[发明专利]辐射方向图可重构的电控无源阵列辐射天线及其配置方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及天线技术，特别的涉及一种辐射方向图可重构的电控无源阵列辐射器(Electrically Steerable Passive Array Radiator，以下称ESPAR)天线及其配置方法。 

背景技术

可重构天线即一种或多种天线的电特性，包括辐射方向图、极化或工作频率，可以被重构或调整的天线。由于无线通讯要求设备的天线能适用于各种不同的环境，在很多情况下可以采用方向图可重构天线。ESPAR天线就是其中之一。图1(a)为一种传统的ESPAR天线100的立体图。除了驱动单元102和接地面106以外，该ESPAR天线100还包括数个围绕在驱动单元102周围的寄生单元104。图1(b)所示为传统ESPAR天线100中寄生单元104的典型控制电路。该控制电路通过采用可变电压源112在控制信号S1的控制下产生不同的直流电压，从而改变可变电容114的等效电容值，使得ESPAR天线100产生不同的辐射方向图。 

传统ESPAR天线的问题在于要使用可变电压源以及可变电容改变寄生单元的电磁特性，因而传统ESPAR天线的结构复杂且成本也很高。 

发明内容

鉴于上述问题的存在，需要发明一种结构简单并且造价相对低廉的ESPAR天线。 

本发明一方面公开了一种天线，包括接地面；驱动单元，位于所述接地面上且取向为从所述接地面向外；寄生单元，位于所述驱 动单元的周围，所述寄生单元包括控制电路，用于控制所述寄生单元与所述接地面之间的电长度。 

特别的，所述控制电路包括第一开关，用于在第一信号的控制下使所述寄生单元通过第一电长度与所述接地面相连；第二开关，用于在第二信号的控制下使所述寄生单元通过第二电长度与所述接地面相连；其中，所述第一电长度不同于所述第二电长度。 

特别的，所述寄生单元还包括金属棒，其取向为从所述接地面向外；所述控制电路还包括传输线，连接在所述金属棒和所述第二开关之间；所述第一开关位于所述金属棒与所述接地面之间；所述第一电长度为所述金属棒的长度；所述第二电长度为所述金属棒和所述传输线的长度。 

特别的，所述传输线为嵌入在所述接地面并位于所述金属棒周围的共面波导或其他平面传输线。 

特别的，所述寄生单元还包括位于所述传输线与所述接地面之间的隔离带，所述第一和第二开关位于所述隔离带之中。 

特别的，所述隔离带是位于所述寄生单元周围的空隙或者由绝缘材料构成。 

特别的，其中当所述第一开关导通，所述第二开关断开时，所述寄生单元工作在引向器状态；当所述第一开关断开，所述第二开关导通时，所述寄生单元工作在反射器状态。 

特别的，所述开关包括PIN开关二极管，MOSFET开关，微电子机械射频(MEMS RF)开关或其他射频开关。 

特别的，所述天线进一步包括数个寄生单元，其中每个所述寄生单元都包括至少一个所述控制电路，用于控制相应的所述寄生单元与所述接地面之间的电长度。 

特别的，所述接地面为圆形，所述数个寄生单元沿接地面的径向分布。 

在本发明所述的实施例中，采用简单的数字电路控制信号就可以直接对所述ESPAR天线的辐射方向图进行调整。这种天线不仅结 构简单，制造成本低，还具有更高的可靠性。 

本发明另一方面公开了一种方法，用于对上述天线进行配置，该方法包括：对上述天线的所有可能的工作状态下的波束进行扫描；将扫描结果与预定的辐射性能标准进行比较，并选择出其中最能满足所述预定的辐射性能要求的扫描结果；根据所选择出的扫描结果对上述天线进行配置；以及检测上述天线的辐射性能，当所检测到的辐射性能低于所述预定的辐射性能标准时，重复上述操作。 

特别的，对上述天线进行配置的操作包括，根据所选择出的扫描结果调整所述数个寄生单元的控制电路中的开关的导通或断开状态。 

采用本发明所述的方法，用户可以根据不同的需要以及应用环境的变化，灵活的调整ESPAR天线的配置。 

附图说明

图1(a)是现有ESPAR天线的立体图； 

图1(b)是现有ESPAR天线中寄生单元的典型控制电路； 

图2(a)是根据本发明的一个实施例所述的ESPAR天线的立体图； 

图2(b)是图2(a)所示ESPAR天线的寄生单元的放大图； 

图2(c)是图2(a)所示的ESPAR天线的寄生单元控制电路的电路图；