[发明专利]双频微带方向图可重构天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种双频微带方向图可重构天线，可用于无线通信中的不同天线阵列中。

技术背景

天线作为一种用来发射或接收无线信号的设备，在无线通信系统起到了不可或缺的作用，是各种民用和军用无线电系统必不可少的组成部分。随着电子信息技术的飞速发展，无线频谱资源日益拥挤，天线的小型化、多功能、大容量成为解决问题的核心。可重构天线作为一种新型天线，以满足现代通讯系统对设备“灵活多变”的需要为目的，已经受到越来越多的关注和重视。

其中，针对经典的单模式，即单一方向图的天线已经愈发不能满足雷达、飞行器对波束的控制和扫描等要求，这就使得方向图可重构天线应运而生。就现有的方向图可重构天线来说，有以下几种方案可以达到方向图的可重构：

1.通过改变辐射单元的相对位置控制方向图形状和方向；

2.通过由电抗可变的单元组成的辐射孔径实现波束的形成和切换；

3.通过在馈线上采用光子带隙结构控制方向图；

4.通过改变网孔反射面的形状实现波束赋形。

上述这几种方案均存在不同程度的不足：

对于方案1和方案4，需要控制系统的配合，整个天线尺寸大，不便于操作，并且成本高不易于集成。

方案3虽能很好的控制方向图不需要移相器，但缺点是频带窄。

利用方案2容易实现方向图形状的控制，且在目前国内外已经展开一系列研究工作，并取得了一些成果，但是现有的研究难以满足该天线在多个频段多个工作模式下完成信号的传输，对频谱资源的利用率不高，方向图的扫描范围窄，难以很好的满足移动终端和通信系统对天线“灵活多变”的需要。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种双频微带方向图可重构天线，以提高频谱资源的利用率，增大方向图的扫描范围，满足移动终端和通信系统对天线“灵活多变”的要求。

为实现上述目的，本发明的双频微带方向图可重构天线，包括：金属贴片、介质基板和地板，介质基板的中间设有馈电端口，介质基板的下面附着一层金属作为地板，其特征在于：

金属贴片包括矩形金属贴片和环形金属贴片，这两个金属贴片位于介质基板的顶部，该矩形金属贴片上开有左边槽和右边槽；

矩形金属贴片与环形金属贴片之间设有环形缝隙，该环形缝隙的中央设有上导通开关、下导通开关、左导通开关和右导通开关。

作为优选，矩形金属贴片和环形金属贴片均采用铜表面镀银材质。

作为优选，介质基板采用相对介电常数为2.2～2.65的有机高分子聚合物材料。

作为优选，上导通开关、下导通开关、左导通开关和右导通开关均采用微波二极管开关。

作为优选，上导通开关、下导通开关、左导通开关和右导通开关进一步均采用微机械电子开关。

作为优选，介质基板和矩形金属贴片均为矩形，第二环形贴片为矩形环。

作为优选，左边槽和右边槽的尺寸相同，槽的长度为6～10mm，槽的宽度为槽长的1/4。

作为优选，左边槽和右边槽中心对称，分布于距离介质基板(9)中心两侧的4～7mm处。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明由于在天线上蚀刻了左边槽和右边槽，可使方向图可重构天线在任意一种开关状态下工作在4.05-4.14GHz和4.87-4.98GHz双频波段，提高了频谱资源的利用率。

2.本发明通过切换开关的通断状态，使当前状态的方向图与切换状态后的方向图正交，并且由于在矩形金属贴片外围添加了环形金属贴片，使低频段的方向图和高频段的方向图也正交，进而使得该天线在不同的频段不同的状态下互不影响信息的收发工作，波束扫描的覆盖范围大，与传统微带天线相比，增益高。

3.本发明由于采用微带结构，使该天线具有微带天线的特点，即结构简单，低成本，易加工，低剖面，易集成。

附图说明

图1是本发明的天线整体结构图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明在上下开关导通时的反射系数仿真曲线；

图4是本发明在上下开关导通时低频段的辐射方向图；

图5是本发明在上下开关导通时高频段的辐射方向图；

图6是本发明在左右开关导通时的反射系数仿真曲线；

图7是本发明在左右开关导通时低频段的辐射方向图；

图8是本发明在左右开关导通时高频段的辐射方向图；

图9是本发明中的开关在导通状态时的等效电路图；