[發明專利]一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線

有效

• 申請號: 201710871843.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107887694B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 張巖;王立偉;董濤;殷杰;王金灝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京衛星信息工程研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/28;H01Q5/321;H01Q3/26;H01P1/185
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明公開了一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線，包括第一介質板、第二介質板、八邊形金屬貼片、八邊形金屬環、菱形寄生金屬貼片、金屬地板、帶有液晶材料的可重構功分移相器。第二介質板位于第一介質板下方，且第二介質板的上表面與第一介質板的下表面相重合。第二介質板中的帶有液晶材料的可重構功分移相器用于增強天線在不同可重構頻率下的極化調節能力。本發明可以實現天線頻率、極化和方向圖的獨立可重構，并通過控制偏置電壓調節液晶材料的介電常數，對不同可重構頻率下的天線極化特性進行調節，改善圓極化性能，進而增強天線的極化可重構能力，使天線能在不同頻段、不同極化方式和不同輻射指向間進行靈活變換。

技術領域

本發明涉及一種頻率/極化/方向圖獨立可重構天線，特別是涉及一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線。

背景技術

為了實現現代通信向著大容量、多功能、超寬帶的方向發展，20世紀60年代提出了可重構天線的概念，并在近年發展中成為天線研究領域的熱點，許多新的設計方法及天線模型被提出。

可重構是指天線的工作頻率、極化狀態、方向圖形狀等性能參數是可以根據實際情況靈活可變的，而非固定的。它主要是通過調整狀態可變器件，實現天線性能的可重構。可重構天線按功能可分為頻率可重構天線、方向圖可重構天線、極化可重構天線和多電磁參數混合可重構天線。通過改變可重構天線的結構可以使天線的頻率、方向圖、極化方式等多種參數中的一種或幾種實現重構，這樣可以通過切換天線不同的狀態使天線具有多種工作模式，有利于實現對信號的有效收發。

混合可重構天線是指對天線的工作頻率、極化方式和輻射方向圖分別具有獨立調節能力的天線。這種在單一天線上實現多種重構功能并且互不干擾將大大增加設計難度，但這種混合方式的可重構使天線變得更加多功能化，進一步提升其在無線通信系統的作用，提高通信系統的性能。

根據目前檢索發現，2012年，馬德里理工大學的Palomino等人設計了一種基于液晶的多諧振單元用于可重構反射陣天線，反射陣單元以液晶作為介質基板。2013年，倫敦瑪麗女王大學的Aboufoul等人設計了一種方向圖和頻率混合可重構超寬帶單極子天線，以3個PIN二極管作為開關，頻率可從超寬帶工作模式切換到窄帶工作模式，并可實現3個不同方向圖的可重構，其緊密、簡易、靈活的特性符合認知無線電設備日益增長的需求。2014年，圣地亞哥州立大學的Babakhani等人設計了一種極化和頻率混合可重構的雙模圓形微帶貼片天線，通過調節變容二極管可實現諧振頻率從1.19-1.58GHz可重構，通過適當激勵4個饋電端口，可實現四種不同的極化可重構。同年，倫敦瑪麗女王大學的Aboufoul等人在原有工作的基礎上，又設計了一種頻率、方向圖和極化混合可重構的平面超寬帶天線，該天線通過控制PIN二極管的通斷以及直流偏置電壓，可以實現上述3種電磁參數的混合可重構，并因此可為智能無線應用提供靈活的無線電發射前端。目前尚未見到將液晶材料用于增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線。

發明內容

本發明所要解決的技術問題為：提供一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線，以實現天線頻率、極化和方向圖的獨立可重構，并通過控制偏置電壓調節液晶材料的介電常數，對不同可重構頻率下的天線極化特性進行調節，改善圓極化/線極化性能，進而增強天線的極化可重構能力，使天線能在不同頻段、不同極化方式和不同輻射指向間進行靈活變換。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線，該天線至少包括：

第一介質板、第二介質板、八邊形金屬貼片、八邊形金屬環、菱形寄生金屬貼片、金屬地板、帶有液晶材料的可重構功分移相器；

所述的第二介質板位于第一介質板下面，且緊貼第一介質板，所述的第二介質板中的帶有液晶材料的可重構功分移相器用于增強不同可重構頻率下的極化調節能力；