[发明专利]频率可调自振荡有源天线

说明书

本发明公开一种频率可调自振荡有源天线，包括介质基板顶层的晶体管、直流偏置电路、2个电容、匹配网络、连接线、微带传输线、T形功率分配器、T形功率组合器、2个基片集成波导天线、变容二极管和置于介质基板底层的金属接地板、4个电感。本发明在实现频率可调时提高了有效各向同性辐射功率，同时具有简化的二极管偏置电路，结构紧凑。

技术领域

本发明属于有源天线技术领域，具体涉及一种基于基片集成波导结构的频率可调自振荡有源天线。

背景技术

具有工作频率灵活性的自振荡有源集成天线可以有效地利用频谱来避免潜在地通信干扰，同时可以适应不同国家的管制规定。近年来，在环形或半环形天线中嵌入变容二极管提供了一种紧凑的方式来发展频率可调自振荡有源天线，由于这种方法是基于反馈环法，提出的结构同时具有良好的相位噪声。但是由于小型化设计，有效各向同性辐射功率可能无法满足对辐射功率要求较高的应用要求。在这种情况下，自振荡有源天线系统必须在振荡器输出端集成一个功率放大器，与有源集成天线的最初目的背道而驰。关于频率可调的最新研究由Moitreya Adhikary提出，他设计了一种具有自动波束扫描的基片集成波导自振荡有源天线，同时具有频率可调性。在这个工作中，天线更像一个无功负载，导致其具有更大的尺寸。随着自振荡有源天线集成越来越多的电子开关以实现多种功能，减小其尺寸是很重要的。利用基片集成波导结构，可以将开关的阴极焊接到基片集成波导的金属表面，并连接到直流电源的接地端，可以将有源天线中的偏置电路减少近一半。可以在基片集成波导的底层构造正电压偏置电路，避免了直流导线焊接在顶层辐射面，从而最大限度地减小了直流导线对辐射性能的影响。综上所述，现有频率可调谐自振荡有源天线的有效各向同性辐射功率相对较低，无法满足特定空间内高辐射功率的需求，另一方面，现有技术未有关注简化开关所需的偏置电路在设计自振荡有源天线中带来的小型化优势，这是一种潜在的设计手段。

发明内容

本发明旨在提供一种频率可调自振荡有源天线，解决现有技术在设计频率可调有源天线时有效各向同性辐射功率较低、电子开关所需的偏置电路结构冗杂的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种频率可调自振荡有源天线，包括介质基板顶层的晶体管、直流偏置电路、2个电容、匹配网络、连接线、微带传输线、T形功率分配器、T形功率组合器、2个基片集成波导天线、变容二极管和置于介质基板底层的金属接地板、4个电感。

所述晶体管的集电极和基极分别与匹配网络的2个输入端连接，匹配网络的2个输出端与连接线的2个端口相连，同时和直流偏置电路的2个输出端垂直相连。连接线的另外2个端口分别与2个电容的一端连接，2个电容的另一端分别连接到微带传输线的2个端口。微带传输线的另外2个端口分别与T形功率分配器的输入端、T形功率组合器的输出端相连，T形功率分配器的2个输出端分别与2个基片集成波导天线的输入端相连，2个基片集成波导天线的输出端分别与T形功率组合器的2个输入端相连。2个基片集成波导天线(10)底层各焊接有2个电感(13)。

优选地，所述直流偏置电路包括第一微带传输线、n形微带传输线、2个电阻、第二微带传输线、第三微带传输线、2条高阻线、2个扇形微带线和2个接地焊盘、4个金属化通孔；

第一微带传输线与n形微带传输线垂直相连，n形微带传输线的2个输出端分别与2个电阻的一端相连，2个电阻的另一端分别与第二微带传输线、第三微带传输线的输入端相连，第二微带传输线、第三微带传输线的输出端均分别连接有1个扇形微带线，2个扇形微带线分别位于第二微带传输线和第三微带传输线的右侧，2个扇形微带线均分别与1条高阻线的一端连接，2条高阻线的另一端分别与连接线垂直相连。2个接地焊盘分别连接到晶体管的2个发射极，所述接地焊盘上各有2个金属化通孔打通介质基板接入底层的金属接地板。

优选地，所述匹配网络包括基极串联枝节、基极并联开路枝节、集电极串联枝节、集电极并联开路枝节；

所述基极串联枝节一端与晶体管的基极相连，另一端与基极并联开路枝节垂直相连，集电极串联枝节一端与晶体管的集电极相连，另一端与集电极并联开路枝节垂直相连。