[發明專利]一種基于共模和差模理論的方向圖可重構天線

在審

• 申請號: 202310255332.3
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116315635A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 陳波;陳夢龍;胡皓全;徐元朝;孫凱;雷世文;田徑;楊偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q3/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于可重構天線技術領域，具體提供一種基于共模和差模理論的方向圖可重構天線，用以解決現有方向圖可重構天線存在的尺寸過大、成本較高、結構復雜及重構狀態少等問題，進而滿足天線小型化、低成本、多狀態方向的發展需求。本發明基于共模/差模原理，多組態方向圖共用同一輻射單元，采用雙饋電結構，對其一單獨饋電時、天線產生正向輻射方向圖或錐形方向圖，對兩個耦合饋電結構等幅同相或反相饋電時、天線產生左傾斜方向圖或右傾斜方向圖。綜上，本發明能夠實現正向輻射方向圖、錐形方向圖和左右兩種傾斜方向圖之間的重構，重構方式簡單且具有普適性；同時，天線具有結構簡單、尺寸小與成本低等優點。

技術領域

本發明屬于可重構天線技術領域，具體提供一種基于共模和差模理論的方向圖可重構天線。

背景技術

方向圖可重構天線作為一種新型天線，與傳統的天線相比，可以在不同類型的方向圖之間進行切換，同時具有體積小、重量輕、成本低、靈敏度高等諸多優點。

目前，可重構的方向圖主要有錐形方向圖(conical?pattern)、端射方向圖(end-fire?pattern)、傾斜方向圖(tilted?pattern)、正向輻射方向圖(broadside?pattern)、背向輻射方向圖(backfire?pattern)等；其中，錐形-正向輻射方向圖可重構天線和傾斜-正向輻射方向圖可重構天線研究較多，可以應用于多重場景，如車載通信、基站和手持終端通信；其方向圖可重構方法主要采用特征模法、可重構饋電網絡、引向/反向、局部激勵等等。例如Ren?Q等人(Ren?Q,Qian?B,Chen?X,et?al.Linear?Antenna?Array?With?LargeElement?Spacing?for?Wide-Angle?Beam?Scanning?With?Suppressed?Grating?Lobes[J].IEEE?Antennas?and?Wireless?Propagation?Letters,2022,21(6):1258-1262.)基于開關切換原理設計的錐形-正向輻射方向圖可重構天線，通過饋電端口切換，實現了正向輻射方向圖和錐形輻射方向圖之間的重構；但是，天線方向圖類型仍然有限，同時天線尺寸較大，不利于集成系統的設計與加工，且成本較高。例如Wang?Z等人(Wang?Z,Dong?Y,Peng?Z,et?al.Hybrid?Metasurface,Dielectric?Resonator,Low-Cost,Wide-Angle?Beam-Scanning?Antenna?for?5G?Base?Station?Application[J].IEEE?Transactions?onAntennas?and?Propagation,2022,70(9):7646-7658.)提出了一種基于惠更斯原理的傾斜-正向輻射方向圖可重構天線，通過切換饋電網絡，可以實現正向輻射方向圖和左右兩個傾斜方向圖之間的重構；但是，該天線的地板為缺陷地結構，其尺寸較大，同時惠更斯元的實現方式為介質諧振形式，成本較高，應用場景有限。

然而，對錐形-傾斜-正向輻射方向圖可重構天線的研究較少，且現有實現方法均不具有普適性，也存在天線設計復雜、成本較高、體積較大等缺點；另外，為了適用于更加復雜多樣的應用場景，展現可重構天線的獨特優勢，方向圖可重構天線朝著小型化、低成本、多狀態方向發展。

發明內容

本發明的目的在于針對現有方向圖可重構天線存在的尺寸過大、成本較高、結構復雜及重構狀態少等問題，提供一種基于共模和差模理論的方向圖可重構天線，進而滿足天線小型化、低成本、多狀態方向的發展需求。本發明基于共模/差模原理，多組態方向圖共用同一輻射單元，能夠實現正向輻射方向圖、錐形方向圖和左右兩種傾斜方向圖之間的重構；同時，天線具有結構簡單、尺寸小與成本低等優點，具有較高的應用價值。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于共模和差模理論的方向圖可重構天線，包括：上層介質基板1、下層介質基板2、尼龍支撐柱3、第一同軸電纜4及第二同軸電纜5，上層介質基板通過尼龍支撐柱設置于下層介質基板的上方、且上層介質基板與下層介質基板中間形成空氣夾層；其特征在于：