[發(fā)明專利]一種多角度主波束指向可重構(gòu)的平面微帶天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310641951.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN103682645A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫亞慶;王秉中;丁霄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q9/04
• 分類號(hào): H01Q9/04;H01Q13/08;H01Q25/04
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有五個(gè)主波束輻射方向的可重構(gòu)平面微帶天線。?

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以無線傳輸方式傳遞信息的現(xiàn)代移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、各種軍/民用雷達(dá)和飛行器等，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防領(lǐng)域中的地位變得越來越重要。天線是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分，它能接收和發(fā)射無線電波而傳遞信息，因此天線的工作特性將直接影響整個(gè)無線通信系統(tǒng)的性能，這使得天線技術(shù)的發(fā)展成為無線信息技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。當(dāng)前，各種無線系統(tǒng)對(duì)容量、功能、帶寬等性能的要求越來越高。顯然，提高系統(tǒng)容量、增加系統(tǒng)功能、擴(kuò)展系統(tǒng)帶寬，可以滿足現(xiàn)實(shí)需求，但這將使得在同一無線系統(tǒng)平臺(tái)上搭載的信息子系統(tǒng)數(shù)量增加，從而使得天線的數(shù)量也必然相應(yīng)地增加。可重構(gòu)天線將多個(gè)天線的功能融合到同一天線口徑中，可以降低系統(tǒng)的整體成本、減輕重量、減小系統(tǒng)的雷達(dá)散射截面、實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容特性，用一個(gè)天線口徑實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的功能。?

文獻(xiàn)“一種微帶寄生振子結(jié)構(gòu)的方向圖可重構(gòu)天線”（“A?Pattern?Reconfigurable?Microstrip?Parasitic?Array”.IEEE?TRANSACTIONS?ON?ANTENNAS?AND?PROPAGATION,VOL.52,NO.10,OCTOBER?2004，pp.2773–2776.）。將八木天線寄生振子結(jié)構(gòu)改進(jìn)到微帶結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)成微帶八木結(jié)構(gòu)的主波束可重構(gòu)天線。如圖1所示，天線本體包括帶饋電輸入口的絕緣基板、相互平行設(shè)于基板上的與同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體連接的驅(qū)動(dòng)振子和分別帶有兩個(gè)二極管開關(guān)的寄生振子，設(shè)于基板底面的接地金屬板，同軸電纜；同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體與驅(qū)動(dòng)振子偏心連接，工作時(shí)電流由較長(zhǎng)的一端流向較短的一端，作為寄生振子的兩側(cè)金屬條分別在兩端通過開關(guān)連接一延長(zhǎng)段，當(dāng)兩端開關(guān)接通時(shí)則該寄生振子為引向振子、當(dāng)兩端開關(guān)斷開時(shí)該寄生振子即為反射振子；工作時(shí)各寄生振子上的兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)一致，通過調(diào)節(jié)寄生振子開關(guān)連接狀態(tài)使其功能在引向振子與反射振子之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)兩側(cè)引向振子的開關(guān)連接狀態(tài)不同時(shí)，主波束輻射方向偏向開關(guān)連接的引向振子一側(cè)，當(dāng)開關(guān)連接狀態(tài)相同，主波束垂直于天線基板向上輻射。該天線雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于只有一條驅(qū)動(dòng)振子且激勵(lì)電流流向固定，加之驅(qū)動(dòng)振子兩側(cè)均只設(shè)有一條寄生振子，因而工作時(shí)主波束輻射方向只有三個(gè)角度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種多角度主波束指向可重構(gòu)的平面微帶天線，以實(shí)現(xiàn)具有五個(gè)可選擇的主波束輻射方向的目的。?

本發(fā)明是在背景技術(shù)微帶八木天線基本原理上的改進(jìn)設(shè)計(jì)，本發(fā)明天線的主體部分包括帶饋電輸入口的絕緣基板及設(shè)于基板底面的接地金屬板、設(shè)于基板上表面的引向振子及驅(qū)動(dòng)振子，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)振子為基本驅(qū)動(dòng)振子與可調(diào)驅(qū)動(dòng)振子交叉固定而成的“十”字交叉形驅(qū)動(dòng)振子，兩者交叉點(diǎn)為天線饋電點(diǎn)，基本驅(qū)動(dòng)振子饋電點(diǎn)兩側(cè)長(zhǎng)度不相等，而可調(diào)驅(qū)動(dòng)振子則包括振子主體及位于兩端的延長(zhǎng)段、以及將振子主體兩端分別與延長(zhǎng)段固定連接成一體的開關(guān)，可調(diào)驅(qū)動(dòng)振子兩側(cè)相對(duì)于饋電點(diǎn)對(duì)稱設(shè)置，其中任一側(cè)的長(zhǎng)度等于基本驅(qū)動(dòng)振子較長(zhǎng)的一段、振子主體位于饋電點(diǎn)兩側(cè)的長(zhǎng)度均與基本驅(qū)動(dòng)振子較短的一段相等；所述引向振子為結(jié)構(gòu)相同的四組引向振子，每組引向振子由兩條平行的且中間設(shè)有開關(guān)的金屬條構(gòu)成，各組引向振子分別位于基本驅(qū)動(dòng)振子及可調(diào)驅(qū)動(dòng)振子所形成的四個(gè)夾角內(nèi)，其延長(zhǎng)線與兩側(cè)驅(qū)動(dòng)振子金屬條呈45°角；所述金屬接地板為一個(gè)與驅(qū)動(dòng)振子對(duì)應(yīng)的“十”字交叉形接地板，接地板的四條邊長(zhǎng)度及寬度相同、其中心與同軸電纜外導(dǎo)體連接，同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體則?穿過絕緣基板與驅(qū)動(dòng)振子上的饋電點(diǎn)連接。?

其中，驅(qū)動(dòng)振子、引向振子、金屬接地板均通過傳統(tǒng)的印刷或刻蝕等方式設(shè)置于絕緣基板，所有開關(guān)為PIN二極管開關(guān)或者M(jìn)EMS開關(guān)，開關(guān)通過焊接的方式固定連接。?

本發(fā)明的天線對(duì)不同頻段有不同的尺寸取值范圍。如在頻段3GHz至10GHz范圍內(nèi)，基本驅(qū)動(dòng)振子交叉點(diǎn)兩側(cè)的長(zhǎng)度分別為0.25-0.35λ和0.2-0.3λ（λ為工作頻段中心頻點(diǎn)處的波長(zhǎng)）；各引向振子的長(zhǎng)度為0.1-0.5λ，其中各個(gè)內(nèi)側(cè)引向振子距中心饋電點(diǎn)的距離均為0.1-0.5λ，各外側(cè)引向振子距內(nèi)側(cè)引向振子的距離均為0.05-0.15λ；驅(qū)動(dòng)振子及引向振子的寬度全部一致，其寬度按照阻抗80-120歐姆微帶線取值。?