[發明專利]一種低剖面寬帶高增益方向圖機械可調天線

有效

• 申請號: 202011423529.6
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112615149B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李珂;麻星;王夫蔚;任宇輝;高寶建
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種低剖面寬帶高增益方向圖機械可調天線，在天線第一介質基板上表面印制周期表面覆層，第二介質基板上表面印制刻蝕有矩形激勵縫隙的金屬接地板。第二介質基板與第一介質基板上下堆疊，矩形微帶饋線印制在第二介質基板下表面，微帶饋線通過矩形激勵縫隙對天線的輻射貼片進行耦合饋電。通過機械移動介質基板位置，可以實現天線輻射方向圖主波束指向的改變。本發明可以方便的通過機械移動改變天線的輻射方向圖，解決了高增益天線輻射方向圖性能固定、帶寬窄機械掃描天線剖面較高的問題，可應用于無線通信。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，本發明涉及一種低剖面寬帶方向圖可調天線設計，具體地說是一種基于機械移動方式的周期表面覆層方向圖可調天線的設計，可以應用于無線通信系統。

背景技術

高增益定向天線在無線通信領域具有廣泛的應用。相比于采用低增益全向天線的通信系統，采用高增益定向天線的通信系統發射功率更低、具有較強的抗干擾能力。

現有的基于相控陣原理的平板天線能夠實現高增益的波束掃描，但是其體積大、結構復雜、成本高?；跈C械伺服結構的天線也能實現高增益波束掃面，但是伺服結構往往笨重且復雜。

因此本發明提出了一種基于機械方向圖可重構技術的天線，該天線可以根據信號覆蓋的需要，靈活地改變方向圖的指向和形狀，有助于提高信號覆蓋的質量。本發明中所屬的天線具有工作帶寬大、增益高、結構緊湊簡單、成本低廉和波束靈活可調等特性，從而降低波束掃描天線的加工成本。

發明內容

為了解決上述現有天線設計中存在的不足，本發明的目的在于提供一種具有工作帶寬大、增益高、結構緊湊簡單、成本低廉和波束靈活可調等特性的天線。本發明基于機械移動的低剖面寬帶方向圖可調天線，通過采用縫隙天線與覆層結構的合理加載技術，有效降低了高增益天線的剖面，同時多個諧振模式的產生展寬了天線工作帶寬。通過機械移動的方式，實現了天線方向圖的調控設計。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種低剖面寬帶高增益方向圖機械可調天線，包括：

第一介質基板，上表面印制有呈周期排布的周期表面覆層；

所述周期排布的周期表面覆層為呈N×N周期排布的正方形金屬貼片單元，每個金屬貼片單元尺寸相同，相鄰金屬貼片單元間隔距離相同；

第二介質基板，上表面印制刻蝕有矩形激勵縫隙的金屬接地板，下表面印制有微帶饋線；

第一介質基板與第二介質基板上下堆疊，通過改變第一介質基板和第二介質基板的相對位置使得天線的最大輻射方向指向發生改變。

作為優選，所述第二介質基板的長度大于第一介質基板的長度，改變第一介質基板和第二介質基板的相對位置為第一介質基板沿第二介質基板長度方向移動。

作為優選，所述正方形金屬貼片單元數量可以為4，5或6。

作為優選，當第一介質基板與第二介質基板中心線重合，天線最大輻射方向與介質基板垂直；

當第一介質基板沿第二介質基板中心線長度方向偏移，使得第二介質基板上的矩形激勵縫隙的投影位于周期排布的周期表面覆層第三排和第四排正方形金屬貼片單元之間時，天線最大輻射方向指向-30°；

當第一介質基板沿第二介質基板中心線長度方向偏移，使得第二介質基板上的矩形激勵縫隙的投影位于周期排布的周期表面覆層第一排和第二排正方形金屬貼片單元之間時，天線最大輻射方向指向+30°。

作為優選，所述天線設計的中心工作頻率為3.8GHz；在天線最大輻射方向與介質基板垂直模式下，天線的阻抗匹配頻段為：3.39GHz-4.19GHz；在天線最大輻射方向指向-30°模式下，天線的阻抗匹配頻段為：3.41GHz-4.16GHz；在天線最大輻射方向指向+30°模式下，天線的阻抗匹配頻段為：3.41GHz-4.15GHz。