[發明專利]一種雙模式波束方向可切換天線

無效

• 申請號: 201310630156.3
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103606759A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王任;王秉中;丁霄
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q25/04
• 分類號: H01Q25/04;H01Q1/38;H01Q19/00;H01Q19/10
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于電子技術領域，特別涉及帶有PIN二極管開關的波束方向可切換天線技術。

背景技術

隨著綜合通信系統的快速發展，作為信息出入通道的天線的數量也相應增加，從而增加了綜合信息系統的成本和饋電線路的損耗。波束方向可切（方向圖可重構）換天線能根據通信環境的變化實時改變發射和接收天線的波束方向，從而有效避免噪聲干擾，提高系統增益和安全性。另外，波束方向可切換天線一般使用一個或很少幾個饋電端口，可以避免信號合成過程中的損耗。在車載、機載或者天線下方具有其他射頻電路等應用場景下，天線的波束方向應該避免發射向下半空間，以減少對于其它微波電路的干擾。

文獻“Wide-Angle?Scanning?Phased?Array?With?Pattern?Reconfigurable?Elements（基于方向圖可重構天線的寬角度掃描相控陣）”[J]《IEEE?TRANSACTIONS?ON?ANTENNAS?AND?PROPAGATION》VOL.59,NO.11,NOVEMBER2011:4071–4076Yan-Ying?Bai,Shaoqiu?Xiao,Ming-Chun?Tang,et?al,設計了一種具有三種發射模式的波束方向可切換天線，此天線包括：長方形絕緣介質基板及印制在其下方的金屬地板，在絕緣介質基板上表面的中間部位印制發射振子，在振子的兩側各印制一條寄生金屬貼片，每條寄生金屬貼片由三段組成，每相鄰兩段之間的間隙連接一個二極管開關。當寄生金屬貼片上的兩個二極管開關均接通時，該寄生金屬貼片的三段連成一個整體，其長度大于發射振子，對天線的發射起到反射作用；當寄生金屬貼片上的兩個二極管開關均斷開時，該寄生金屬貼片的三段不能連成一個整體，其每段的長度都小于發射振子，對天線的發射起到引向的作用。為了避免天線向下半空間發射，該天線在絕緣介質基板的下表面印制金屬地板，其長寬尺寸和絕緣介質基板相同，但是金屬地板對發射起到了反射作用，使得該天線波束方向不能覆蓋靠近地板所在平面的區域。為了使兩種端射模式的波束更加貼近地板，該天線將絕緣介質基板加厚到8mm，但是因為通常使用的絕緣介質基板一般不超過2mm,加厚介質板得制作十分困難，而且加厚介質板不能完全解決該問題，該長方形平板天線，以長邊所在方向為Y軸，短邊所在方向為X軸，垂直于天線平板的方向為Z軸，建立坐標系，該天線在YOZ平面可以覆蓋到-71°～78°，不能覆蓋全上半空間。

發明內容

本發明針對背景技術的不足改進設計了一種雙模式波束方向可切換天線，該天線絕緣介質基板兩側分別設置一個連接有控制電路的準八木天線，通過控制電路中PIN二極管的通斷來切換天線波束的發射方向，從而達到可以在YOZ面內覆蓋天線上半空間且不對下半空間造成干擾，且降低生產成本的目的。

本發明的技術方案是用準八木天線替換背景技術中的發射振子及寄生金屬貼片，從而增大天線發射角度，使波束覆蓋天線上半空間。本發明采用普通絕緣介質基板，該絕緣介質基板中間段區域下表面設置金屬地板，上表面正中心設置饋電點，饋電點通過兩條控制電路分別對應連接設于絕緣介質基板兩側區域的準八木天線，兩側區域下表面設置絕緣材料，絕緣材料下表面設置金屬反射板。工作時通過控制PIN二極管的通斷來切換天線波束的發射方向。因而本發明一種雙模式波束方向可切換天線包括：絕緣介質基板以及其上表面的控制電路、發射體、金屬地板、絕緣材料、金屬反射板、同軸饋線，關鍵在于該絕緣介質基板中間段區域下表面設置金屬地板，上表面正中心設置饋電點，饋電點通過兩條控制電路分別對應連接設于絕緣介質基板兩側區域的發射體，該發射體采用準八木天線，兩側區域下表面設置絕緣材料，絕緣材料下表面設置金屬反射板；同軸饋線從下方對天線饋電，外導體連接金屬地板，內導體穿過金屬地板連接絕緣介質基板上表面的饋電點。

所述雙模式波束方向可切換天線，其中控制電路由饋電點到準八木天線依次設置隔直電容、PIN二極管、導線；隔直電容與PIN二極管共接點處連接一接地電感，導線上另外設置一條依次連接電感、電阻的支路。

所述雙模式波束方向可切換天線，每個準八木天線由兩個金屬貼片振子和兩個金屬引向貼片組成，兩個金屬貼片振子分別設置在絕緣介質基板的上表面和下表面且位于導線的兩側，下表面金屬貼片振子通過導線與金屬地板相連，兩個金屬引向貼片等距離均勻設置在絕緣介質基板的上表面，且位于金屬貼片振子的外側。

所述雙模式波束方向可切換天線，其中絕緣材料為泡沫材料。