[發明專利]用于復雜電波環境的可動態調諧的微帶天線及其調諧方法

有效

• 申請號: 201210101489.2
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102610922A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 劉芳;史信榮;劉元安;吳永樂;黎淑蘭;于翠萍;蘇明
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/01
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發明涉及一種用于復雜電波環境的可動態調諧的微帶天線及其調諧方法，屬于諧振式微帶天線的技術領域。

背景技術

隨著無線通信技術的發展及業務需求的多樣化，尤其在航空航天、遙感遙測或地面高鐵高速運行的復雜電波環境下，都將給實時通信帶來一定困難，因此，如何使得實時通信能夠接受不同諧振頻段的無線通信信號已經成為現代通信必需的技術手段。

然而，飛行體在高速飛行(飛行速度達10馬赫及以上)時，由于飛行體(或運載體)表面與空氣的激烈摩擦，使得載體表面積聚了大量等離子云。而等離子云對電波具有吸收性能、以及通高頻、阻低頻的高通濾波器等特點，這將為地面臺站與飛行載體的實時通信帶來極大困難，甚至出現信號中斷等嚴重問題。此外，由于微帶天線電路尺寸是固定的，電波傳輸環境的復雜性都使得傳統天線只能固定接收某單一頻帶的接收系統無法滿足現實需求。

微帶天線采用PCB印制板制作，其優點是體積小，使用方便；但缺點是接收靈敏度不夠高，天線帶寬窄，方向性強。雖然目前已經有許多方法能夠實現微帶天線諧振點的動態調諧，例如：電阻調諧、電容調諧、電感調諧，或三種混合使用的協同調諧，但是，以上諸技術在不改變微帶天線電路的尺寸情況下，都難以滿足在復雜電波環境下天線諧振點的動態調諧。

現在，人們進行的一種實驗是將鐵氧體安裝在載體表面并施加強電場，用以稀釋表面的等離子云，為電波起到一個“開窗”作用，為載體的實時通信起到了一定的效果。但是其缺點也相當嚴重：鐵氧體的體積過大，重量太重，安裝與集成都很困難，這些問題使其很難應用于實際工程中。

目前，實現天線諧振點的調諧技術還存在諸多缺點，其中主要是結構與饋電系統比較復雜，或者是諸如螺旋狀貼片、金屬空腔存在匹配與加載復雜等結構。因此其制造、加工的工藝復雜、成本高、成品率低，也不易與其它設備集成于一體。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種用于復雜電波環境的可動態調諧的微帶天線及其調諧方法，該微帶天線能夠較好地解決目前在單一電波環境中，微帶天線最佳接收頻率固定不變的現狀，若要用于不同頻段或不同諧振點時，其硬件重構難以實現的缺陷，提出一種對該微帶天線態調諧其諧振點的方法。

為了達到上述發明目的，本發明提供了一種用于復雜電波環境的可動態調諧的微帶天線，設有：位于介質基板表面中心的矩形微帶天線電路及其微帶饋線電路，該微帶天線電路一端側邊的中間與一條以矩形電路中軸線為對稱軸并呈左右對稱的微帶饋線電路相連接，該微帶饋線電路的兩條平行邊與矩形電路的中軸線保持平行，并垂直于該矩形電路的連接邊；其特征在于：所述微帶天線還設有：覆蓋在該介質基板整個上表面的介質片調諧部件；只需在線檢測與調整介質片調諧部件的厚度，就能選擇和微調該微帶天線的發射信號工作頻段或諧振點；或者在該介質片調諧部件的三維方向任意選擇一維、二維或三維的兩端加載電壓，通過改變加載電壓來實時調整其相應方向的介電常數，以使該介質片調諧部件的介電常數位于該微帶天線的諧振頻段。

為了達到上述發明目的，本發明還提供了一種可動態調諧的微帶天線的調諧方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步驟：

(1)在線檢測和選擇等離子云調諧部件的本證頻率；

(2)在線檢測和選擇等離子云調諧部件的厚度；

(3)在線檢測與微調介質片調諧部件的厚度；

(4)在線檢測與微調介質片調諧部件的介電常數；

(5)選擇微帶天線電路及其微帶饋線電路的形狀，再選擇介質基板與金屬接地片之間的填充介質；

(6)檢測微帶天線是否工作于諧振點；若否，則返回繼續執行步驟(3)；若是，則結束全部流程。

本發明用于復雜電波環境的可動態調諧的微帶天線及其調諧方法的有益效果是：本發明微帶天線用于復雜電波環境的工作場景，它是采用軟硬件結合的電子動態在線檢測技術，實現了在復雜電波環境下微帶天線工作頻率的動態調諧，而且，該微帶天線具有結構簡單、操作便利、性能穩定、成本低、易構建和體積小型化的許多優勢。另外，只需在本發明微帶天線的介質片調諧部件的表面上整體覆蓋另一個介質片，再通過改變該另一個介質片的介電常數，就能夠有效模擬其在復雜電波工作環境中高速運行載體表面的等離子云對該微帶天線的影響，也可以藉助該另一個介質片、即等離子云調諧部件的厚度，動態地改變或調諧該微帶天線的最佳接收工作頻點，使其與預定的頻帶寬同頻，從而實現最佳靈敏度的動態調諧匹配。因此，本發明微帶天線較好地解決了天線帶寬變窄，諧振點嚴重漂移等現有技術存在的問題，進一步提高了天線系統的接收靈敏度，能夠實現實時與可靠的通信保障。