[发明专利]一种缝隙天线

说明书

本发明公开了一种双环结构及基于该结构的缝隙天线，该双环结构包括两条下金属条带、与下金属条带对应设置的上金属条带，所述上金属条带与下金属条带的两端分别通过金属柱连接以构成两个对称的寄生环，所述寄生环上设置有控制寄生环通断的开关管和用于控制开关管的偏置电路。其通过上金属条带、下金属条带和金属柱构成寄生环对，通过控制寄生环对的开断实现对实现方向图重构，由于其依赖于缝隙的原有工作模式，因此方向图指向有更大的变化空间；此外，不需要增加网络和阵元数目，结构简单且占用面积小。

技术领域

本发明涉及缝隙天线技术领域，具体涉及一种缝隙天线。

背景技术

对于无线通信终端设备而言，缝隙天线以其易于集成、结构简单、成本低廉的特点成为一种广泛使用的天线形式。但是传统缝隙天线都工作在天线的基础模式，即双向辐射侧射模式。拓展基本缝隙天线的工作模式，可以使一副天线满足多功能、多种工作环境的需要，使天线具备高集成度、小型化的优势。

可重构技术利用开关二极管控制馈电网络或天线辐射体，使一副天线在开关控制的作用下具备多种工作模式，实现多个天线的功能。可重构技术在缝隙天线中的应用大多数为频率可重构，对于方向图可重构，现有技术和文献大多通过组阵实现，增加了馈电网络、结构复杂、占用面积大。而对于单缝天线的研究很少，且方向图仅能在原有侧射缝隙模式的基础上产生小幅度改变。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种缝隙天线。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双环结构，包括两条下金属条带、与下金属条带对应设置的上金属条带，所述上金属条带与下金属条带的两端分别通过金属柱连接以构成两个对称的寄生环，所述寄生环上设置有控制寄生环通断的开关管和用于控制开关管的偏置电路。本方案的双环结构应用于天线时，上金属条带、下金属条带分别设置在上、下不同的介质板上，下层介质板上设置天线的相关结构。下金属条带、下金属条带与金属柱构成寄生环对，加载在天线的地板周围，通过地板电流和环的耦合作用，在环上产生寄生电流，从而使寄生环对成为二次辐射源。每一个寄生环由开关管控制环的通断，当寄生环处于闭合状态时，寄生环上没有模式电流，寄生环不工作；而当寄生环处于断开状态时，寄生环上有模式电流，并工作于1.5λ工作模式，此时寄生环产生辐射。通过控制两个开关管的开关状态可以控制寄生环的工作状态，从而产生四种工作模式：1.两寄生环上的开关管均导通，双环都不工作，此时天线工作于原有的双向侧射模式；2.一寄生环上的开关管断开，另一寄生环上的开关管导通，开环作为辐射器而闭环作为反射器，辐射方向指向开环一侧，此时为端射模式；3.一寄生环上的开关管断开，另一寄生环上的开关管导通，相应地，产生与2相反的端射模式；4.两寄生环上的开关管均断开，双环均工作，作为寄生单元增强缝隙辐射的定向性，此时为单向侧射模式。通过不同工作模式，实现方向图可重构，与其他方向图可重构缝隙天线相比，不仅仅依赖于缝隙的原有工作模式，因此方向图指向有更大的变化空间。此外，不需要增加网络和阵元数目，结构简单且占用面积小。

作为优选，所述开关管为PIN二极管。PIN二极管为射频开关控制电路的开关管，其低成本、易获取。

作为优选，所述开关管设置在上金属条带的中部。开关管设置在金属条带的中部利用了相应开口/闭口环的不同模式，开关控制模式电流从而控制辐射场。

作为优选，所述偏置电路包括多个相并联的电容、连接在并联电容一端的第一电感、连接在并联电容另一端且相串联的第二电感和电阻。偏置电路利用多个电感电容实现，可在不破坏寄生环上高频电流分布的基础上引入直流偏置。

作为优选，偏置电路设置在上金属条带的端部，可以减少偏置模块对寄生环上高频电流的影响，从而减少直流偏置对方向图的影响，也可以方便偏置模块与直流电源连接。