[发明专利]一种宽带全向/定向方向图可重构天线

说明书

本发明公开了一种宽带全向/定向方向图可重构天线，包括辐射单元、馈电单元、馈电金属柱、短路金属柱、短路针、地板、同轴线、支撑柱、介质基板和控制天线工作模式的射频开关二极管；介质基板包括上层介质基板和下层介质基板，辐射单元包括内圆和外圆环，且均加载在上层介质基板的正面，所述地板加载在下层介质基板的背面，馈电单元包括金属圆和短路微带线，馈电单元加载在上层介质基板的背面，短路金属柱放置于内圆与外圆环之间的缝隙，短路针连接馈电单元和辐射单元的外圆环，用馈电金属柱连接地板和馈电单元，所述天线采用耦合馈电。该天线通过控制射频开关二极管的状态，该天线可实现宽带的全向辐射特性和定向辐射特性的重构。

技术领域

本发明涉及移动通信天线领域，特别涉及一种宽带全向/定向方向图可重构天线。

背景技术

随着科学技术的进步，人们对信息的需求量前所未有地增加，使得通信技术得到突飞猛进地发展。作为通信领域的一个重要分支，无线通信因其摆脱了对物理传输线的依赖，在国防、民生等各个领域得到了广泛应用。而天线是无线电设备的信息出入口，天线性能的优劣直接影响整个无线通信系统的通信质量。

现如今无线通信逐步加速进入多功能、大容量、超宽带时代，现代无线通信系统迅猛的发展直接导致同一平台上的子系统数量越来越多，与此同时天线的数量也相应增加。随着同一平台上天线数量的增加，大体积、高成本、电磁兼容等问题也同步出现。为了解决这些问题，可重构天线被研发出来，它不仅满足无线通信的发展要求，而且结构简单体积小。相比于普通天线，可重构天线可以提高空间自由度以便于提高无线通信系统的系统容量，提高频谱利用率，改善通信系统的传输速率。

目前的可重构天线多是通过动态改变天线辐射体或改变馈电网络的馈电路径两种方法实现可重构。前者将可控射频开关设置于天线辐射体上，后者将可控射频开关设置于馈电结构上。目前大部分方向图可重构天线都是平面定向可重构天线，采用对称的天线结构实现方向图可重构，较少全向/定向可重构天线。现有的全向/定向方向图可重构天线大部分使用了较多的射频开关二极管或带宽较窄等问题，只使用三个射频二极管开关实现宽带的全向/定向方向图可重构的天线较少。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种宽带全向/定向方向图可重构天线。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种宽带全向/定向方向图可重构天线，包括辐射单元、馈电单元、馈电金属柱、短路金属柱、短路针、地板、同轴线、支撑柱、介质基板和控制天线工作模式的三个射频开关二极管；所述介质基板包括上层介质基板和下层介质基板，所述辐射单元包括内圆和与内圆同心的外圆环，辐射单元加载在上层介质基板的正面，所述地板加载在下层介质基板的背面，所述馈电单元包括金属圆和微带线，金属圆与微带线连接，馈电单元加载在上层介质基板的背面，所述馈电单元的微带线和辐射单元的外圆环均与短路针连接，所述上层介质基板通过支撑柱固定在下层介质基板上，馈电金属柱与馈电单元的金属圆连接，所述馈电金属柱放置在上层介质基板和下层介质基板之间；所述同轴线位于下层介质基板的下面，且同轴线的内心连接馈电金属柱，同轴线的外心连接到地板，所述地板位于在下层介质基板的背面，同轴线通过馈电金属柱对馈电单元馈电，馈电单元通过耦合的方式对辐射单元进行馈电；

所述短路金属柱包括第一短路金属柱和第二短路金属柱，两个短路金属柱对称放置于内圆与外圆环之间的缝隙；

所述三个射频开关二极管分别为：第一射频开关二极管、第二射频开关二极管和第三射频开关二极管；第一射频开关二极管加载在内圆与第一短路金属柱之间；第二射频开关二极管加载在内圆与第二短路金属柱之间；第三射频开关二极管加载在馈电单元的短路微带线上。

进一步的，所述辐射单元的内圆半径约约为0.094λ₀，其中，λ₀是中心频率3.75GHz所对应的自由空间波长。