[发明专利]一种双模式波束方向可切换天线

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及带有PIN二极管开关的波束方向可切换天线技术。

背景技术

随着综合通信系统的快速发展，作为信息出入通道的天线的数量也相应增加，从而增加了综合信息系统的成本和馈电线路的损耗。波束方向可切（方向图可重构）换天线能根据通信环境的变化实时改变发射和接收天线的波束方向，从而有效避免噪声干扰，提高系统增益和安全性。另外，波束方向可切换天线一般使用一个或很少几个馈电端口，可以避免信号合成过程中的损耗。在车载、机载或者天线下方具有其他射频电路等应用场景下，天线的波束方向应该避免发射向下半空间，以减少对于其它微波电路的干扰。

文献“Wide-Angle Scanning Phased Array With Pattern Reconfigurable Elements（基于方向图可重构天线的宽角度扫描相控阵）”[J]《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》VOL.59,NO.11,NOVEMBER2011:4071–4076Yan-Ying Bai,Shaoqiu Xiao,Ming-Chun Tang,et al,设计了一种具有三种发射模式的波束方向可切换天线，此天线包括：长方形绝缘介质基板及印制在其下方的金属地板，在绝缘介质基板上表面的中间部位印制发射振子，在振子的两侧各印制一条寄生金属贴片，每条寄生金属贴片由三段组成，每相邻两段之间的间隙连接一个二极管开关。当寄生金属贴片上的两个二极管开关均接通时，该寄生金属贴片的三段连成一个整体，其长度大于发射振子，对天线的发射起到反射作用；当寄生金属贴片上的两个二极管开关均断开时，该寄生金属贴片的三段不能连成一个整体，其每段的长度都小于发射振子，对天线的发射起到引向的作用。为了避免天线向下半空间发射，该天线在绝缘介质基板的下表面印制金属地板，其长宽尺寸和绝缘介质基板相同，但是金属地板对发射起到了反射作用，使得该天线波束方向不能覆盖靠近地板所在平面的区域。为了使两种端射模式的波束更加贴近地板，该天线将绝缘介质基板加厚到8mm，但是因为通常使用的绝缘介质基板一般不超过2mm,加厚介质板得制作十分困难，而且加厚介质板不能完全解决该问题，该长方形平板天线，以长边所在方向为Y轴，短边所在方向为X轴，垂直于天线平板的方向为Z轴，建立坐标系，该天线在YOZ平面可以覆盖到-71°～78°，不能覆盖全上半空间。

发明内容

本发明针对背景技术的不足改进设计了一种双模式波束方向可切换天线，该天线绝缘介质基板两侧分别设置一个连接有控制电路的准八木天线，通过控制电路中PIN二极管的通断来切换天线波束的发射方向，从而达到可以在YOZ面内覆盖天线上半空间且不对下半空间造成干扰，且降低生产成本的目的。

本发明的技术方案是用准八木天线替换背景技术中的发射振子及寄生金属贴片，从而增大天线发射角度，使波束覆盖天线上半空间。本发明采用普通绝缘介质基板，该绝缘介质基板中间段区域下表面设置金属地板，上表面正中心设置馈电点，馈电点通过两条控制电路分别对应连接设于绝缘介质基板两侧区域的准八木天线，两侧区域下表面设置绝缘材料，绝缘材料下表面设置金属反射板。工作时通过控制PIN二极管的通断来切换天线波束的发射方向。因而本发明一种双模式波束方向可切换天线包括：绝缘介质基板以及其上表面的控制电路、发射体、金属地板、绝缘材料、金属反射板、同轴馈线，关键在于该绝缘介质基板中间段区域下表面设置金属地板，上表面正中心设置馈电点，馈电点通过两条控制电路分别对应连接设于绝缘介质基板两侧区域的发射体，该发射体采用准八木天线，两侧区域下表面设置绝缘材料，绝缘材料下表面设置金属反射板；同轴馈线从下方对天线馈电，外导体连接金属地板，内导体穿过金属地板连接绝缘介质基板上表面的馈电点。

所述双模式波束方向可切换天线，其中控制电路由馈电点到准八木天线依次设置隔直电容、PIN二极管、导线；隔直电容与PIN二极管共接点处连接一接地电感，导线上另外设置一条依次连接电感、电阻的支路。

所述双模式波束方向可切换天线，每个准八木天线由两个金属贴片振子和两个金属引向贴片组成，两个金属贴片振子分别设置在绝缘介质基板的上表面和下表面且位于导线的两侧，下表面金属贴片振子通过导线与金属地板相连，两个金属引向贴片等距离均匀设置在绝缘介质基板的上表面，且位于金属贴片振子的外侧。

所述双模式波束方向可切换天线，其中绝缘材料为泡沫材料。