[發明專利]一種基于MEMS開關的頻率可重構天線

有效

• 申請號: 201910885276.5
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN110611164B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 趙嘉昊;李明;陶青長;梁志恒
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/10;H01Q5/28;H01Q5/314;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明公開了一種基于MEMS開關的頻率可重構天線，其包括：第一介質基板、第二介質基板和金屬地層；第一介質基板位于天線的上方，金屬地層位于第一介質基板與第二介質基板之間；第一介質基板的上表面設置有第一金屬貼片、第二金屬貼片、第三金屬貼片、MEMS開關的驅動焊盤和MEMS開關的接地焊盤，在所述第一介質基板內開槽埋入有第一MEMS開關、第二MEMS開關以及信號連接線；第二介質基板的下表面設置有MEMS開關的驅動偏置線和天線同軸饋電端口；在第一介質基板內設置有第一金屬化通孔；在第一介質基板、金屬地層和第二介質基板內貫穿設置有第二金屬化通孔；在第一介質基板內設置有第三金屬化通孔；在第二介質基板內設置有第四金屬化通孔。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，特別涉及一種基于MEMS開關的頻率可重構天線。

背景技術

天線是無線電設備的重要組成部分，起到高頻電流或導波與電磁波之間轉換的作用，實現電磁波的定向輻射或接收。不同類型的天線在衛星導航、遙感遙測、無線通訊等軍民眾多領域中被廣泛應用。MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微電子機械系統)是近年來發展起來的一種新型多學科交叉的技術，該技術將對未來人類生活產生革命性的影響，他涉及機械、電子、化學、物理、光學、生物、材料等多學科。

隨著無線通訊技術的進步和智能無線設備的快速發展，尤其是航空航天飛行器對無線電探測裝置在復雜環境條件下抗干擾能力提升的迫切需求，要求天線具備多功能、參數可調整、孔徑利用率高、復雜度低、低成本等方向發展，以滿足飛機、導彈武器等不同平臺對無線電探測裝置的功能多樣化、信息處理多源化、環境感知智能化、探測裝置集成化、輕小化等要求，解決傳統單一功能天線數目在平臺同一區域不斷增加，帶來的電磁兼容環境復雜、平臺雷達散射截面積大、天線重量和成本難控制等突出問題。

頻率可重構天線，可在同一天線孔徑下通過機械或電氣方式實現輻射拓撲結構變化，進而實現諧振頻率的自主動態調整，為認知無線電適應外界復雜環境和智能雷達頻率域抗干擾提供了一種智能天線實現的有效技術途徑，是未來無線通訊、射頻導引頭、數據鏈等射頻前端的重要發展方向。國內外頻率可重構天線形式覆蓋了偶極子天線、縫隙天線、Vivaldi天線、分形貼片天線以及像素天線等形式，實現天線結構調整的開關應用以PIN、變容二極管為主，MEMS開關應用較少。

通過使用RF MEMS開關、電容器、電感等一系列元件，手機可以實現極好的可重構性能。手機毫無疑問可以工作在任何頻率，或者是任何頻道，符合任何標準，在任何地點使用。漏接電話的事情將不會在發生。使用固態電子器件去實現這些作用時，很多性能限制將會出現。

發明人在實現本申請的過程中發現，現有的頻率可重構天線研究成果，存在開關使用量大、PIN開關或變容二極管對天線增益和效率指標影響明顯、開關控制的電容電感輔助電路對天線性能影響等天線應用中不容忽視的問題，另外頻率可重構天線也主要集成于低頻段通信領域，頻率重構范圍小，而且天線單元尺寸較大，不利于天線陣列的應用研究。

因此希望有一種基于MEMS開關的頻率可重構天線能夠解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于MEMS開關的頻率可重構天線，所述天線包括：第一介質基板1、第二介質基板2和金屬地層3；第一介質基板1位于天線的上方，金屬地層3位于第一介質基板1與第二介質基板2之間，與第一介質基板1和第二介質基板2構成層疊結構；

第一介質基板1的上表面設置有第一金屬貼片4、第二金屬貼片5、第三金屬貼片6、MEMS開關的驅動焊盤7和MEMS開關的接地焊盤8；在第一介質基板1內開槽埋入有第一MEMS開關9、第二MEMS開關10以及信號連接線11；第二介質基板2的下表面設置有MEMS開關的驅動偏置線12和天線同軸饋電端口13；在第一介質基板1內設置有第一金屬化通孔14；在第一介質基板1、金屬地層3和第二介質基板2內貫穿設置有第二金屬化通孔15；在第一介質基板1內設置有第三金屬化通孔16；在第二介質基板2內設置有第四金屬化通孔17。