[发明专利]一种频率可重构天线

说明书

该发明公开了一种频率可重构天线，该天线包括：介质基板、金属背板、金属馈线、短支线、第一辐射分支、第二辐射分支、PIN二极管、接地过孔、高阻偏置线；其中金属背板位于介质基板下部的背面；金属馈线位于介质基板下部的正面，且高度高于金属背板；短支线位于介质基板上部的正面，一端与金属馈线相连，另一端分叉出第一辐射分支和第二辐射分支，第二辐射分支长于第一辐射分支；第一辐射分支的末端连接PIN二极管，PIN二极管末端通过接地过孔与位于介质基板上部背面的高阻偏置线一端连接，高阻偏置线另一端与金属背板连接。具有成本低、体积小、在不同工作频点上具有全向辐射的优点。

技术领域

本发明涉及天线，具体是应用于无线通信领域的频率可重构天线。

背景技术

随着现代无线技术的快速发展，具备可重构特性的多功能多模天线成为无线领域的一大研究热点。通过该研究，天线的许多特性，例如，工作频点，辐射方向图和极化方式可以通过外部控制的方式进行动态改变。

其中，天线的频率可重构特性，包括频点的连续可调，工作带宽的变化，不同频点的切换等不同模式。在认知无线电，军事通信，电子对抗等领域，为了躲避不同频点的干扰信号，经常需要在不同的频点进行切换。最初，为了实现这一功能，人们设计了多个工作在不同频点的天线，然后再用阵列开关进行切换。该种方法需要单独设计阵列开关和不同的天线，技术难度大，成本高，并且由于多个天线同时并存，存在电磁干扰问题，且体积很大。

2008年1月发表在刊物ELECTRONICS LETTERS上的文章Reconfigurable Dual-band Antenna with High Frequency Ratio(1.6:1)Using MEMS Switches，通过在两块矩形辐射体之间加载PIN二极管的方式来实现频点可切换功能。该文中一共采用了6个MEMS开关管，设计成本较高。另外，虽然射频信号馈入方式比较简单，但是PIN二极管的电压偏置电路比较复杂，不如采用外置Bias-T的偏置方式简单。2009年发表在刊物IEEETRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION上第6期的文章Microstrip PatchAntennas on Tunable Electromagnetic Band-Gap Substrates提出在微带天线底部加载类似蘑菇的EBG结构阵列，通过在EBG结构上加载PIN二极管实现频点的可重构功能。该文提出的EBG阵列是由4×4个EBG结构单元构成，每个单元需要加载2个PIN二极管，整个天线一共使用了32个PIN二极管，该设计实现结构比较复杂且成本较高。2011年发表在刊物IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS上的第10卷的文章A Dual-BandHigh-Gain Resonant Cavity Antenna With Orthogonal Polarizations,通过三层电路板设计和两个射频信号输入口实现了10GHz和11.6GHz两个频点的切换。设计较为复杂。2012年MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS的第3期的文章ReconfigurableMicrostrip Patch Antenna for WLAN Software Defined Radio Applications报道了一种可在2.4GHz和5.6GHz频点之间切换工作的天线，但是该结构采用了4个PIN二极管才实现了可重构功能，成本不低，且馈电方式是探针，不如微带馈电结构简单。2012年7月发表在刊物Electromagnetics上的文章A New Compact Reconfigurable Patch Antenna forPolarization and Frequency Diversity通过在辐射片上刻蚀槽线，放置PIN二极管的方式实现了频点可切换功能，但是也存在PIN二极管使用数量多，馈电方式(探针)复杂等问题。

发明内容