[發明專利]一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線

在審

• 申請號: 201811193605.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109494458A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 唐明春;段云露;武震天;陳曉明;李梅;李道通;熊漢;理查德.齊奧爾科夫斯基
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q9/30;H01Q1/50;H01Q19/10;H01Q3/00
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1.一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特點在于：包括上層介質基板(1)、下層介質基板(2)、頂端加載的折疊單極子(3)、饋電結構(4)、同軸電纜(5)和大地板(6)。所述上層介質基板(1)與下層介質基板(2)平行且彼此隔開放置，下層介質基板(2)位于上層介質基板(1)正下方；所述頂端加載的折疊單極子(3)由帶有弧形槽的扇形貼片(7)、激勵銅柱(8)和短路銅柱(9)組成；所述饋電結構(4)由夾角為120°的三條支路組成，饋電結構中心與同軸電纜(5)內導體相連。每條支路由若干金屬貼片、一個電容(10)、一個PIN開關二極管(11)和兩個繞線電感(12)組成，外加直流偏置電源實現電可控方向圖可重構；所述帶有弧形槽的扇形貼片(7)通過印制電路板技術印制在上層介質基板(1)的上表面；饋電結構(4)印制在下層基板上表面；下層基板下表面敷銅箔，銅箔與同軸電纜(5)外導體相連，且與大地板(6)相連；所述帶有弧形槽的扇形貼片(7)，一方面被合理設計成扇形，使三個貼片可以集成在同一介質基板上以減小天線尺寸；另一方面在扇形貼片上刻蝕弧形槽進一步減小頂端加載的折疊單極子單元的尺寸；所述帶有弧形槽的扇形貼片(7)通過激勵銅柱(8)與饋電結構(4)相連，且通過短路銅柱(9)與下層基板(2)下表面銅箔(地)相連。

2.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述上層介質基板(1)與下層介質基板(2)的半徑均為24mm，厚度均為0.76mm。

3.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述頂端加載的折疊單極子(3)完全相同，其頂端加載的三個帶有弧形槽的扇形貼片均勻地分布在上層基板(1)上表面，扇形貼片(7)之間間隔距離為6mm。

4.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述帶有弧形槽的扇形貼片(7)的弧形槽內半徑為20mm，弧形槽寬度為2.2mm，弧形槽末端距離扇形邊緣3mm。

5.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述激勵銅柱(8)豎直放置，長度為5.74mm，其中心距離天線中心8.5mm，連接扇形貼片與饋電結構；所述短路銅柱(9)豎直放置，長度為6.5mm，其中心距離天線中心13.8mm，連接扇形貼片與下層介質基板下表面的銅箔(地)。

6.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述饋電結構(4)由夾角為120°的三條支路構成，三條支路完全相同，三條支路對應放置在扇形貼片正下方，每條支路由若干金屬條帶、一個電容(10)、一個PIN開關二極管(11)和兩個繞線電感(12)組成，兩個電感分別位于與PIN開關二極管正極和負極相連的金屬條帶旁。

7.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：通過在饋電結構上加載三個PIN開關二極管，外加直流偏置電壓可實現三種端射輻射模式狀態1、狀態2和狀態3，三種模式主波束朝向對應的頂端加載折疊單極子，通過電控開關實現三種模式實時切換，從而可實現水平面360°全方位掃描。

8.根據權利要求7所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：通過巧妙地利用三個PIN開關二極管，使頂端加載的折疊單極子交替作為激勵振子和寄生振子，實現天線方向圖可重構，這種交替的工作模式極大程度地減小了天線尺寸。

9.根據權利要求1所述的一種方向圖可重構的低剖面緊湊垂直極化天線，其特征在于：所述同軸電纜(5)的內導體接于饋電結構中心，外導體接于下層介質基板下表面銅箔上。所述大地板(6)為半徑30cm的銅板，且與下層介質基板(2)下表面銅箔相連。