[發明專利]一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線

有效

• 申請號: 202110014430.9
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112821049B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 王敏;莫雨鑫;胡南;謝文青;楊匯鋒;陳正川;陳政翰;劉忠源;鄧集杰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;北京星英聯微波科技有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q1/12;H01Q3/24;H01Q9/16
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本發明涉及一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線，屬于天線技術領域。兩個H形金屬片作電偶極子和兩個矩形金屬片作磁偶極子，引入多諧振特性；饋電結構采用E形金屬片和耦合矩形金屬片，用以匹配多諧振特性的阻抗變化，拓展帶寬；采用兩層金屬地板，上層金屬地板為H形金屬片和下層金屬地板為方形金屬片，可降低天線的剖面高度；為了實現波束的可重構特性，在兩個H形金屬片上加載四個開關型控制器件。最大的阻抗帶寬達74.1％@2.7GHz，輻射波束可靈活地切換三個不同的方向。該天線設計具有成本低、剖面低、頻帶寬、增益高等優點，可應用于多種現代無線通信系統中。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線。

背景技術

現代無線通信受到用戶間干擾或電子干擾的日益嚴重。解決這些問題的方法之一是使用可重構天線，其特性可以在頻率、極化和波束方向圖上進行重新配置。波束可重構天線因其具有發射/接收靈活方向可調的信號的優點而引起了人們的極大興趣。這類天線可以根據系統要求和周圍環境動態地調整其輻射特性，從而提高頻譜利用率，同時有效地減小安裝成本和安裝空間。在這些移動系統中，天線需要根據流量分布的變化動態地改變其輻射波束的指向，從而幫助平衡不同小區之間的流量并提高容量效率，同時提高系統的信噪比。

波束可重構通常是通過在平面微帶天線上加載控制器件來實現的。這種類型存在著增益低或帶寬窄的缺點。雖然天線增益可以通過增加單元的數量來快速提高，但是饋源網絡的復雜性或天線口面尺寸會隨之增加，甚至還會引入傳輸損耗。另一種常見的方法是在天線口面上加可重構人工電磁表面。上述方法在實現波束可重構時可以提高增益，但共振條件會進一步限制其帶寬。近年來，磁電偶極子天線由于能夠同時激勵起電偶極子和磁偶極子而受到了廣泛的關注。通過控制加載在磁電偶極子天線結構上控制器件的狀態，實現了可調的輻射方向圖。

但目前而言，波束可重構磁電偶極子天線的研究成果非常有限?，F有的波束可重構磁電偶極子天線存在著一定的性能局限：一、天線結構依賴介質，造成結構的不穩定；二、天線的帶寬和增益偏低，不足以推廣應用。因此，為了提高波束可重構磁電偶極子天線的輻射性能，降低成本，提高結構的穩定性，本發明提供一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線，利用全金屬提供一種具體的天線結構，并通過在天線結構上加載控制器件實現波束方向圖的改變，提高天線的帶寬和增益，適應復雜的應用環境。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種全金屬寬帶波束可重構磁電偶極子天線，從上而下包括：

磁電偶極子輻射結構，是電偶極子輻射結構和磁偶極子輻射結構的構成；所述電偶極子輻射結構是第一H形金屬片1和第二H形金屬片2構成；所述第一H形金屬片1 和第二H形金屬片2被水平放置在饋電結構的左右兩端；所述磁偶極子輻射結構是第一矩形金屬片6和第二矩形金屬片7構成；所述第一矩形金屬片6和第二矩形金屬片7被垂直放置在饋電結構的左右兩端；所述第一矩形金屬片6和第二矩形金屬片7 呈矩形且尺寸相同；所述第一矩形金屬片6和第二矩形金屬片7的底端與上層金屬地板8垂直相連，頂端與第一H形金屬片1和第二H形金屬片2垂直相連；開關型控制器件，加載在電偶極子輻射結構上；所述開關型控制器件11～14均被橫跨加載在第一 H形金屬片1和第二H形金屬片2上下部的開口處”；

開關型控制器件，加載在電偶極子輻射結構上；所述開關型控制器件11～14均被橫跨加載在第一H形金屬片1和第二H形金屬片2上下部的開口處；每一個所述開關型控制器件可處于導通或截止狀態；所述開關型控制器件11～14是PIN二極管、MEMS開關或其他控制器件；用于實現波束的可重構；

饋電結構，是由E形金屬片和耦合矩形金屬片構成，用于連接磁電偶極子輻射結構和金屬探針，實現射頻能量的傳輸；

金屬探針，是圓柱形導體桿，連接饋電結構和射頻接頭；