[发明专利]一种方向图可重构的微带缝隙天线

说明书

本发明公开了一种方向图可重构的微带缝隙天线，包括介质基板、馈电网络、以及接地板这三层结构；所述介质基板的顶层为馈电网络，底层为接地板；所述接地板为包括四个旋转对称且相互间隔的辐射缝隙单元和四个设置在辐射缝隙单元末端的长方形槽；所述馈电网络包含正方形微带贴片、开关、四条“L”型微带耦合枝节、低通滤波器，所述四条“L”型微带耦合枝节分别通过开关接连到正方形微带贴片的四边，在各“L”型微带耦合枝节末端设置一个低通滤波器，所述低通滤波器为开关偏置电路，用于控制开关的导通与断开，改变天线的工作模式。本发明的微带缝隙天线满足尺寸小，结果紧凑，带宽较宽、且可同时实现水平面上四个方向图可重构。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种方向图可重构的微带缝隙天线。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，以无线传输方式进行信息的传递已经成为人们相互交流合作，工业生产，国家经济建设和国防建设中不可缺少的通信手段。现代移动通信、卫星通信在人们生活中起着不可替代的作用，手机、智能手表以及无人售货机等以采用无线电波为信息传输途径，和信息管理的产品已被广泛使用。在国民经济和国防领域的地位也愈发重要。

天线作为无线传输系统中信息的发射端和信息的接收端，它对整个系统起到承上启下的作用，因此其性能的好坏将会影响到整个通信系统通信质量。目前无线通信系统逐渐朝着大容量，多功能，超宽带的方向发展，因此，同一个通信平台上需要搭载一定数量的天线，特别是对于多输入多输出的通信系统。由于系统中的天线数量的增加将会导致系统中体积，重量和成本的增加。同时系统内天线与天线之间的耦合，天线与其他零部件间的耦合也会增强，系统的性能受到一定的制约。为了提升系统的性能，可重构天线便孕育而生。

方向图是天线的一个重要特性，在军民用雷达、智能武器制导、无线通信等系统中要求天线具有方向图可控性。方向图可控天线能根据通信环境的变化实时改变发射和接收天线的来波方向，从而有效减弱噪声干扰，对抗多径衰落，提高信息传输速率，提高系统性能。传统上改变天线方向图的方法是采用相控阵天线技术，通过调节单元的输入幅度和相位来实现，但相控阵天线的缺点也很明显，比如：阵列结构复杂，频率越高所用移相器的价格也越贵，成本也越高，这在很大程度上限制了相控阵技术在现实通信中的应用。而方向图可重构天线概念地提出为解决上述问题提供了新的思路和方法。方向图可重构天线是指通过在天线辐射体，或者天线馈电结构中引入MEMS开关、二极管开关或场效应管开关等来改变天线的电流分布，从而改变方向图的指向。目前，国内外方向图可重构天线较多采用八木天线阵的思想，通过调节天线中的反射器和引向器的电流，从而控制天线辐射方向图。这常常导致天线结构复杂，体积大，不紧凑，带宽窄等缺点。因此设计具有结构紧凑，体积小，带宽较宽以及具有更多方向图可控性的方向图可重构天线具有很强的实际意义，以便方向图可重构天线能够集成到较小的无线通信系统中，提高系统的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型化、结构紧凑、带宽较宽，可以实现在水平面上四个方向上进行方向图切换的方向图可重构的微带缝隙天线。

为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：

本发明一种方向图可重构的微带缝隙天线，包括介质基板、馈电网络、以及接地板三层结构；所述介质基板的顶层为馈电网络，底层为接地板；所述接地板包括辐射缝隙单元和设置在辐射缝隙单元末端的长方形槽，所述辐射缝隙单元和长方形槽用于实现天线的定向辐射；所述馈电网络包含正方形微带贴片、开关、四条“L”型微带耦合枝节以及低通滤波器，所述四条“L”型微带耦合枝节均通过开关连接到正方形微带贴片，在各“L”型微带耦合枝节末端设置一个低通滤波器，所述低通滤波器用于控制开关的导通与断开，改变天线的工作模式。

作为优选的技术方案，所述辐射缝隙单元为四个旋转对称且相互间隔的辐射缝隙单元，在辐射缝隙单元末端分别设置长方形槽；所述正方形微带贴片位于天线中心；所述四条“L”型微带耦合枝节为微带线，分别通过开关接连到正方形微带贴片的四边，所述开关为二极管开关。