[發明專利]一種方向圖可重構的微帶縫隙天線

在審

• 申請號: 201810047767.8
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108232443A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 李俊龍;羅淼輝;張祎明;劉輝;何賽靈
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q3/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種方向圖可重構的微帶縫隙天線，包括介質基板、饋電網絡、以及接地板這三層結構；所述介質基板的頂層為饋電網絡，底層為接地板；所述接地板為包括四個旋轉對稱且相互間隔的輻射縫隙單元和四個設置在輻射縫隙單元末端的長方形槽；所述饋電網絡包含正方形微帶貼片、開關、四條“L”型微帶耦合枝節、低通濾波器，所述四條“L”型微帶耦合枝節分別通過開關接連到正方形微帶貼片的四邊，在各“L”型微帶耦合枝節末端設置一個低通濾波器，所述低通濾波器為開關偏置電路，用于控制開關的導通與斷開，改變天線的工作模式。本發明的微帶縫隙天線滿足尺寸小，結果緊湊，帶寬較寬、且可同時實現水平面上四個方向圖可重構。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別涉及一種方向圖可重構的微帶縫隙天線。

背景技術

隨著科學技術的迅猛發展，以無線傳輸方式進行信息的傳遞已經成為人們相互交流合作，工業生產，國家經濟建設和國防建設中不可缺少的通信手段。現代移動通信、衛星通信在人們生活中起著不可替代的作用，手機、智能手表以及無人售貨機等以采用無線電波為信息傳輸途徑，和信息管理的產品已被廣泛使用。在國民經濟和國防領域的地位也愈發重要。

天線作為無線傳輸系統中信息的發射端和信息的接收端，它對整個系統起到承上啟下的作用，因此其性能的好壞將會影響到整個通信系統通信質量。目前無線通信系統逐漸朝著大容量，多功能，超寬帶的方向發展，因此，同一個通信平臺上需要搭載一定數量的天線，特別是對于多輸入多輸出的通信系統。由于系統中的天線數量的增加將會導致系統中體積，重量和成本的增加。同時系統內天線與天線之間的耦合，天線與其他零部件間的耦合也會增強，系統的性能受到一定的制約。為了提升系統的性能，可重構天線便孕育而生。

方向圖是天線的一個重要特性，在軍民用雷達、智能武器制導、無線通信等系統中要求天線具有方向圖可控性。方向圖可控天線能根據通信環境的變化實時改變發射和接收天線的來波方向，從而有效減弱噪聲干擾，對抗多徑衰落，提高信息傳輸速率，提高系統性能。傳統上改變天線方向圖的方法是采用相控陣天線技術，通過調節單元的輸入幅度和相位來實現，但相控陣天線的缺點也很明顯，比如：陣列結構復雜，頻率越高所用移相器的價格也越貴，成本也越高，這在很大程度上限制了相控陣技術在現實通信中的應用。而方向圖可重構天線概念地提出為解決上述問題提供了新的思路和方法。方向圖可重構天線是指通過在天線輻射體，或者天線饋電結構中引入MEMS開關、二極管開關或場效應管開關等來改變天線的電流分布，從而改變方向圖的指向。目前，國內外方向圖可重構天線較多采用八木天線陣的思想，通過調節天線中的反射器和引向器的電流，從而控制天線輻射方向圖。這常常導致天線結構復雜，體積大，不緊湊，帶寬窄等缺點。因此設計具有結構緊湊，體積小，帶寬較寬以及具有更多方向圖可控性的方向圖可重構天線具有很強的實際意義，以便方向圖可重構天線能夠集成到較小的無線通信系統中，提高系統的靈活性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種小型化、結構緊湊、帶寬較寬，可以實現在水平面上四個方向上進行方向圖切換的方向圖可重構的微帶縫隙天線。

為實現以上目的，本發明采取如下技術方案：

本發明一種方向圖可重構的微帶縫隙天線，包括介質基板、饋電網絡、以及接地板三層結構；所述介質基板的頂層為饋電網絡，底層為接地板；所述接地板包括輻射縫隙單元和設置在輻射縫隙單元末端的長方形槽，所述輻射縫隙單元和長方形槽用于實現天線的定向輻射；所述饋電網絡包含正方形微帶貼片、開關、四條“L”型微帶耦合枝節以及低通濾波器，所述四條“L”型微帶耦合枝節均通過開關連接到正方形微帶貼片，在各“L”型微帶耦合枝節末端設置一個低通濾波器，所述低通濾波器用于控制開關的導通與斷開，改變天線的工作模式。

作為優選的技術方案，所述輻射縫隙單元為四個旋轉對稱且相互間隔的輻射縫隙單元，在輻射縫隙單元末端分別設置長方形槽；所述正方形微帶貼片位于天線中心；所述四條“L”型微帶耦合枝節為微帶線，分別通過開關接連到正方形微帶貼片的四邊，所述開關為二極管開關。