[發(fā)明專利]一種基于智能折紙結構的跨波段變頻天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810242828.6
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108461906B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 張亞靜;宋維力;王蒞辰;陳明繼;方岱寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發(fā)明涉及一種基于智能折紙結構的跨波段變頻天線，屬于頻率可重構天線領域。本發(fā)明的天線，包括基體、天線臂、同軸饋線、射頻同軸連接器和RF信號發(fā)射器；所述基體采用可自鎖的square?twist折疊結構；在基體中部開有過線孔，兩條天線臂對稱粘固在基體的上側板面，每條天線臂的起始端均從過線孔處向外延伸，每條天線臂在基體折疊狀態(tài)下位于面板重合處對接；兩條天線臂的起始端分別通過同軸饋線經射頻同軸連接器與RF信號發(fā)射器的2個輸出端口相連，RF信號發(fā)射器兩端口的輸出信號相位差為180°。本發(fā)明的天線通過加熱可自展開而改變工作頻率，調頻對天線性能影響小，頻率調諧幅度大，可實現(xiàn)不同波段的跨越。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于智能折紙結構的跨波段變頻天線，屬于頻率可重構天線領域。

背景技術

頻率可重構天線在衛(wèi)星通信、全球定位、氣象雷達、無人機等領域需求迫切。頻率可重構天線的本質是通過改變天線輻射體的電流分布來改變天線的工作狀態(tài)，此類天線可以在一定的頻率范圍內連續(xù)或離散地調整工作頻率，而保持方向圖、極化等特性不變。隨著無線通信技術的發(fā)展，頻率可重構天線能有效降低無線通信系統(tǒng)的成本和重量、實現(xiàn)小型化，并有助于解決無線通信系統(tǒng)間的電磁兼容問題。在通信、導航、遙感和成像等諸多重要領域擁有巨大的應用前景和發(fā)展空間，設計開發(fā)多波段、多極化、多功能的頻率可重構天線已經成為科技界與工業(yè)界的研究重點。改變天線輻射單元特性是實現(xiàn)天線頻率可重構的一個重要途徑。天線輻射單元的結構發(fā)生改變，繼而改變天線表面的電流分布，而天線的輻射特性由天線表面分布電流決定，因此可以改變其輻射單元工作特性，實現(xiàn)變頻（D.Peroulis, K. Sarabandi, and L. P. B. Katehi. Design of reconfigurable slotantennas[J]. IEEE Trans. Antennas Propagation. Feb. 2005, 53:645-654）。天線諧振頻率與天線電長度、介質板材料介電常數等有關，改變天線電長度是實現(xiàn)變頻的重要方法，具有調頻時無需外加電磁場，材料介電常數較低不影響天線工作效率、頻率調諧寬度大等優(yōu)點。

由于改變介電常數實現(xiàn)天線變頻需應用高介電常數材料，天線效率較低，故改變電長度實現(xiàn)天線頻率可重構一直是科學家的研究熱點。（1）電子開關調頻：L.Tong等人在印刷單極子天線上加載二極管（PIN） 開關，通過切換開關狀態(tài)可以控制諧振電流的路徑長度，實現(xiàn)頻率可重構[Tong Li, Huiqing Zhai, IEEE ANTENNAS AND WIRELESSPROPAGATION LETTERS, VOL. 13, pp. 1549-1552, 2014]。（2）光學開關調頻：Panagamuwa在雙極天線兩臂上對稱加載了兩個硅光學開關，開關由紅外激光二極管控制，通過切換開關狀態(tài)改變天線電長度。實驗測試結果顯示，天線頻率可從 2.25 GHz 重構到 3.24 GHz，調諧率為 34%，工作頻段增益可以穩(wěn)定在3dB左右[Panagamuwa C J, Chauraya A, andVardaxoglou J C. Frequency and Beam Reconfigurable Antenna UsingPhotoconductive Switches[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2012, 54(2): 449-454.]。（3）機械控制調頻：Y. Tawk及其團隊通過天線貼片的旋轉運動使得不同角度下饋電的貼片形狀大小不同來實現(xiàn)頻率變化，旋轉運動由安裝在天線結構背面的步進電機控制。 [Y. Tawk, J. Costantine, K. Avery, et al. Implementation ofa Cognitive Radio Front-End Using Rotatable Controlled ReconfigurableAntennas[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2011, 59(5):1773-1778]。