[发明专利]一种方向图电调线极化偶极子天线

说明书

[技术领域]

本发明涉及微波无源器件，尤其涉及一种方向图电调线极化偶极子天线。

[背景技术]

随着无线通信的蓬勃发展，天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏决定着系统是否可以正常工作以及各项功能能否顺利地运行。近年来，随着GSM、3G、LTE、WiFi、WLAN、WiMAX等多种移动通信应用的发展，这就要求设备上的天线具有强大的信息收发功能。在有限的频谱资源条件下，实现设备高速率、大容量的信息传输和多业务的协同合作；另一方面，由于现代大容量、多功能综合无线通信系统的快速发展，使得在同一通信平台上搭载的通信子系统的数量也来越多，从而平台上所需天线的数量也需要相应增加。从降低成本、减轻重量、实现良好电磁兼容特性等方面来看，这种现象非常不利。将会成为制约无线综合系统进一步发展和应用的瓶颈。

许多无线通信应用对波束方向可调或者波束方向可重构提出了更高的要求，比如蜂窝基站、车对车通信、遥感、卫星通信以及认知无线电等等。传统的设计多是基于相控阵天线，并且能够提供宽的波束转换角度和高的辐射方向性。但是他们在结构方面体积较大，需要复杂的馈电网路以及较高的成本。

由此可知，设计出满足多样的系统需求，适应复杂多变的应用环境的天线，是现代通信继续发展的关键。

在目前已公开的文献中，方向图可重构天线类型主要包括反射面天线和以电控开关控制的寄生阵列散射器。然而，(1)通过在反射面天线的反射面上添加开关来实现可变的反射相位以及可调的波束方向。但其小于60°的扫描角度，无法满足日新月异的宽带无线通信的要求；(2)利用不同的辐射单元之间的互耦，中间的主辐射天线把能量耦合到周围的寄生单元上，寄生单元上加载的变容二极管可以使得这个寄生单元产生相位偏移，主天线与寄生单元之间的这样一种相位差的关系会产生波束扫描的效果。该方法虽然能够达到大范围的扫频角度，但是ESPAR天线的频带范围较窄，只有15％。(3)其他的一些设计是基于单臂螺旋天线、quasi-yagi天线或者是SIW喇叭天线的基础上，同样实现了波束可重构。但是这些天线的辐射方向图不是很理想，波束扫频范围较窄并且体积很大。如上所述的各方面缺陷将限制这些方向图可重构天线在现代无线通信系统中的应用。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、损耗低、方向图可重构的线极化偶极子天线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种方向图电调线极化偶极子天线，包括第一天线单元1，第二天线单元2，第三天线单元3，第四天线单元4，方形PCB板5，馈电端口6，金属接地板和介质板以及隔离电容；介质板是由四个介质片81，82，83，84组成，四个天线单元1，2，3，4分别位于PCB板5的四个端面，结构完全相同，呈中心对称分布；第一天线单元1包含金属片11，金属片12，金属片13，金属片14，金属片15，金属片16；第二天线单元2包含金属片21，金属片22，金属片23，金属片24，金属片25，金属片26；第三天线单元3包含金属片31，金属片32，金属片33，金属片34，金属片35，金属片36；第四天线单元4包含金属片41，金属片42，金属片43，金属片44，金属片45，金属片46。

进一步地，馈电形式采用放置在方形PCB板中心的探针馈电。

进一步地，四个介质片81，82，83，84分别位于方形PCB板5的四个端面，并覆盖方形PCB板5的四个端面，方形PCB板5前后分别接有一块金属接地板71，72，金属接地板大小与方形PCB板5侧面一样大。

进一步地，中心馈电端口6包括金属圆柱体61和金属圆柱体62，金属圆柱体61与方形PCB板5前面表面地板71相接，金属圆柱体62与方形PCB板5后面表面地板72相接。两个金属圆柱体61和62前后相连，呈阶梯状排列，圆柱的中轴线与方形PCB板5的中轴线重合。

进一步地，金属片11、12与介质片81平行，与金属接地板7172垂直，沿第1中轴线对称放置，且金属片11与金属接地板71垂直相接，金属片12与金属接地板72垂直相接。金属片13与金属片11垂直相接，金属片14与金属片12垂直相接，沿第1中轴线对称放置。金属片15与金属片13垂直相接，金属片16与金属片14垂直相接，沿第1中轴线对称放置。