可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，包括介質(zhì)基片、接地板和輻射貼片組，接地板用于與饋電探針接觸，輻射貼片組位于介質(zhì)基片的上表面；其中，輻射貼片組包括一個(gè)圓形貼片和四個(gè)形狀相同的類(lèi)半圓形貼片，圓形貼片位于所述上表面的中心處，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片對(duì)稱(chēng)設(shè)置于圓形貼片的前、后、左、右，且四個(gè)類(lèi)半圓形貼片的缺口處均朝向圓形貼片，圓形貼片具有至少一個(gè)饋電端口，圓形貼片作為激勵(lì)貼片，類(lèi)半圓形貼片作為寄生貼片；四個(gè)寄生貼片中的每個(gè)貼片上的相同位置都開(kāi)有一矩形槽縫，每個(gè)矩形槽縫的兩端都分別設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)切割寄生貼片表面的電流，從而獲得不同的方向圖。適合在天線(xiàn)【技術(shù)領(lǐng)域】推廣應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線(xiàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)。

【背景技術(shù)】
[0002] 重構(gòu)天線(xiàn)是通過(guò)在天線(xiàn)上加載開(kāi)關(guān)來(lái)改變天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的，其能夠改變天線(xiàn)表面的電 流分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天線(xiàn)特性的改變，如工作頻率、輻射方向圖、極化方式等。根據(jù)天線(xiàn)的重 構(gòu)特性將可重構(gòu)天線(xiàn)分為以下四種類(lèi)型：頻率可重構(gòu)天線(xiàn)、方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)、極化可重構(gòu) 天線(xiàn)、多種參數(shù)可重構(gòu)天線(xiàn)。重構(gòu)天線(xiàn)可應(yīng)用在高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、電子情 報(bào)、雷達(dá)和地面移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別（GMTI)等諸多領(lǐng)域。
[0003] 通常改變天線(xiàn)方向圖的方法采用的是相控陣天線(xiàn)技術(shù)，其通過(guò)調(diào)節(jié)單元的輸入幅 度和相位來(lái)實(shí)現(xiàn)，但相控陣天線(xiàn)的具有一定的缺點(diǎn)，如陣列結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高等。而方向圖 可重構(gòu)天線(xiàn)則能夠克服上述缺點(diǎn)，方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)通過(guò)調(diào)整方向圖的最大輻射方向，使 方向圖主瓣對(duì)準(zhǔn)來(lái)波方向，旁瓣和后瓣對(duì)準(zhǔn)干擾源，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還大大提高了系統(tǒng)的容 量和安全性。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中存在一種方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)，如圖1所示，由五個(gè)貼片天線(xiàn)組成，其中 一個(gè)為激勵(lì)單元，其它四個(gè)為寄生單元，通過(guò)同軸對(duì)正中間激勵(lì)單元進(jìn)行饋電，在寄生單元 上開(kāi)了縫隙，并且在縫隙上安裝三個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)寄生貼片的引向或反射 作用。當(dāng)寄生貼片上槽縫正中間的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，而另外兩個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，寄生貼片作引向器； 而當(dāng)寄生貼片上的三個(gè)開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)時(shí)，寄生貼片作反射器。當(dāng)激勵(lì)單元某一側(cè)的兩個(gè)貼片 狀態(tài)都為引向器，而另一側(cè)靠近激勵(lì)元的貼片為反射器，就可以讓輻射方向圖向引向器方 向偏轉(zhuǎn)。離激勵(lì)單元較遠(yuǎn)的寄生對(duì)方向圖的影響不明顯。該天線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)三種方式的方向圖 可重構(gòu)。但是，該可重構(gòu)天線(xiàn)的通過(guò)改變寄生貼片尺寸的方式實(shí)現(xiàn)不同的方向圖，從而使得 有些情況下天線(xiàn)尺寸較大，另外，由于輻射貼片是矩形，因此只能沿一個(gè)平面內(nèi)的四個(gè)方向 實(shí)現(xiàn)方向圖重構(gòu)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中存在另一種方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)，如圖2所示，由一個(gè)中心圓形貼片、一 個(gè)環(huán)及八個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的微帶單極子組成。八個(gè)微帶單極子到圓盤(pán)中心的距離約為介質(zhì)中心 天線(xiàn)工作頻率的四分之一波長(zhǎng)，每個(gè)單極子與圓環(huán)之間的間隙用于安裝PIN開(kāi)關(guān)，共計(jì)八 個(gè)開(kāi)關(guān)（kl-k8)。通過(guò)控制這八個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)方向圖的可重構(gòu)，天線(xiàn)的中心工作頻率 為4. 5GHz頻帶范圍為4. 3GHz-6. 4GHz，八個(gè)開(kāi)關(guān)可以得到八個(gè)狀態(tài)，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)中連續(xù)3 個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，連續(xù)5個(gè)開(kāi)關(guān)截止，如狀態(tài)一 ：3個(gè)開(kāi)關(guān)kl-k3導(dǎo)通，k4-k8截止。由結(jié)構(gòu)的對(duì) 稱(chēng)性可得方向圖穩(wěn)定性。仿真和測(cè)試的方向圖結(jié)果看，主波束在方位面有寬角度的3dB波 束，通過(guò)改變天線(xiàn)的狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)在水平面內(nèi)的全部覆蓋。但是，該可重構(gòu)天線(xiàn)的方向圖掃 描只限于水平面。
[0006] 另外，現(xiàn)有的方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)所能夠?qū)崿F(xiàn)的方向圖較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)現(xiàn)方向 圖掃描的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服上述缺陷，本發(fā)明提供可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，包括介質(zhì)基片、接地板和輻射 貼片組，接地板位于介質(zhì)基片的下表面，接地板用于與饋電探針接觸，輻射貼片組位于介質(zhì) 基片的上表面；
[0008] 其中，輻射貼片組包括一個(gè)圓形貼片和四個(gè)形狀相同的類(lèi)半圓形貼片，圓形貼片 位于所述介質(zhì)基片上表面的中心處，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片對(duì)稱(chēng)設(shè)置于圓形貼片的前、后、左、 右，且四個(gè)類(lèi)半圓形貼片的缺口處均朝向圓形貼片，圓形貼片具有至少一個(gè)饋電端口，圓形 貼片作為激勵(lì)貼片，類(lèi)半圓形貼片作為寄生貼片；
[0009] 四個(gè)寄生貼片中的每個(gè)貼片上的相同位置都開(kāi)有一矩形槽縫，每個(gè)矩形槽縫的兩 端都分別設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)切割寄生貼片表面的電流，從而獲 得不同的方向圖。
[0010] 進(jìn)一步的，在所述寄生貼片的由所述矩形槽縫包圍的矩形貼片上加載有至少一個(gè) 短路釘，短路釘?shù)纳喜颗c寄生貼片接通，短路釘?shù)南虏颗c地接通。
[0011] 進(jìn)一步的，所述激勵(lì)貼片的饋電方式為同軸背饋。
[0012] 進(jìn)一步的，所述激勵(lì)貼片的饋電點(diǎn)位于第一方向，其中，激勵(lì)貼片的中心與任意一 個(gè)類(lèi)半圓形貼片的中心所構(gòu)成的直線(xiàn)與第一方向的夾角呈45°。
[0013] 進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)為PIN開(kāi)關(guān)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)圓形貼片作為激勵(lì)貼片，四個(gè)對(duì)稱(chēng)環(huán)繞在圓形貼片前 后左右的類(lèi)半圓形貼片作為寄生貼片，寄生貼片上開(kāi)有矩形槽縫，每個(gè)槽縫中設(shè)置有兩個(gè) 開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的不同組合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種方向圖的可重構(gòu)，本申請(qǐng)的可重構(gòu)微帶八 木天線(xiàn)尺寸小，所能夠?qū)崿F(xiàn)的方向圖種類(lèi)多，并且不限于水平面的方向圖掃描，能夠?qū)崿F(xiàn)大 范圍的方向圖掃描；又，在所述寄生貼片的由所述矩形槽縫包圍的矩形貼片上加載有至少 一個(gè)短路釘，短路釘能夠增強(qiáng)波束偏轉(zhuǎn)的效果。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中第一種可重構(gòu)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖，；
[0016] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中第二種可重構(gòu)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)的俯視圖；
[0018] 圖4是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)設(shè)置位置的示意圖；
[0019] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的第一種模式下的方向圖；
[0020] 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的第二種模式下的方向圖；
[0021] 圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的第三種模式下的方向圖；
[0022] 其中，1為介質(zhì)基片，2為圓形貼片，3為類(lèi)半圓形貼片，4為矩形槽縫，5為短路釘， 6為饋電點(diǎn),7為開(kāi)關(guān)。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024] 本申請(qǐng)的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，包括介質(zhì)基片1、接地板和輻射貼片組，接地板位 于介質(zhì)基片1的下表面，接地板用于與饋電探針接觸，輻射貼片組位于介質(zhì)基片1的上表 面；其中，輻射貼片組包括一個(gè)圓形貼片2和四個(gè)形狀相同的類(lèi)半圓形貼片3,圓形貼片2 位于所述介質(zhì)基片1上表面的中心處，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片3對(duì)稱(chēng)設(shè)置于圓形貼片2的前、 后、左、右，且四個(gè)類(lèi)半圓形貼片3的缺口處均朝向圓形貼片2,圓形貼片2具有至少一個(gè)饋 電端口，圓形貼片2作為激勵(lì)貼片，類(lèi)半圓形貼片3作為寄生貼片；四個(gè)寄生貼片中的每個(gè) 貼片上的相同位置都開(kāi)有一矩形槽縫4,每個(gè)矩形槽縫4的兩端都分別設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)7， 通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)7的通斷來(lái)切割寄生貼片表面的電流，從而獲得不同的方向圖。
[0025] 通過(guò)圓形貼片2作為激勵(lì)貼片，四個(gè)對(duì)稱(chēng)環(huán)繞在圓形貼片2前后左右的類(lèi)半圓形 貼片3作為寄生貼片，寄生貼片上開(kāi)有矩形槽縫4,每個(gè)槽縫中設(shè)置有兩個(gè)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)接通 和斷開(kāi)的不同組合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種方向圖的可重構(gòu)，本申請(qǐng)的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)尺寸小， 所能夠?qū)崿F(xiàn)的方向圖種類(lèi)多，并且不限于水平面的方向圖掃描，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的方向圖 掃描。
[0026] 在本申請(qǐng)中，可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，包括介質(zhì)基片1、接地板（未圖示）和輻射貼片 組，接地板位于介質(zhì)基片1的下表面，所述天線(xiàn)通過(guò)接地板與饋電探針接觸，福射貼片組位 于介質(zhì)基片1的上表面，所述天線(xiàn)的俯視圖如圖3所示。
[0027] 其中，輻射貼片組包括一個(gè)圓形貼片2和四個(gè)形狀相同的類(lèi)半圓形貼片3,圓形貼 片2位于介質(zhì)基片1上表面的中心處，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片3對(duì)稱(chēng)設(shè)置于圓形貼片2的前、后、 左、右，具體的，位于圓形貼片2前和后的兩個(gè)類(lèi)半圓形貼片3以圓形貼片2的圓心中心對(duì) 稱(chēng)，位于圓形貼片2左和右的兩個(gè)類(lèi)半圓形貼片3同樣以圓形貼片2的圓心中心對(duì)稱(chēng)，四個(gè) 類(lèi)半圓形貼片3與圓形貼片2的間距相同，且，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片3的缺口處均朝向圓形貼 片2,從而，輻射貼片組的形狀呈類(lèi)花瓣?duì)睢?br> [0028] 進(jìn)一步的，圓形貼片2具有至少一個(gè)饋電端口，圓形貼片2作為激勵(lì)貼片，而四個(gè) 類(lèi)半圓形貼片3沒(méi)有饋電端口，其作為寄生貼片。激勵(lì)貼片的饋電方式為同軸背饋，激勵(lì)貼 片的饋電點(diǎn)6位于第一方向，其中，激勵(lì)貼片的中心與任意一個(gè)類(lèi)半圓形貼片3的中心所構(gòu) 成的直線(xiàn)與第一方向的夾角呈45°。
[0029] 在本申請(qǐng)中，四個(gè)寄生貼片中的每個(gè)貼片上的相同位置都開(kāi)有一矩形槽縫4,每個(gè) 矩形槽縫4的兩端都分別設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)7,如圖4所示，因此，每個(gè)寄生貼片都包含兩個(gè)開(kāi) 關(guān)7,通過(guò)控制開(kāi)關(guān)7的通斷來(lái)切割寄生貼片表面的電流，從而獲得不同的方向圖。
[0030] 通過(guò)切割寄生貼片表面的電流，進(jìn)而改變寄生貼片等效電感和等效電容，可以實(shí) 現(xiàn)寄生貼片由感性到容性的變化，使得寄生貼片起到引向器或反射器的作用，從而實(shí)現(xiàn)方 向圖的可重構(gòu)。具體的，寄生貼片的開(kāi)關(guān)7接通或斷開(kāi)時(shí)，都可以改變寄生貼片的表面電 流，從而實(shí)現(xiàn)方向圖的轉(zhuǎn)變，通常情況下，當(dāng)一組開(kāi)關(guān)7斷開(kāi)時(shí)，寄生貼片起到引向器的作 用，但是當(dāng)饋電點(diǎn)6不是位于天線(xiàn)的中心位置時(shí)，中心的激勵(lì)貼片對(duì)四個(gè)貼片的耦合程度 也不相同，由于饋電點(diǎn)位于第一方向，因此，第一方向附近的寄生貼片的耦合電流要強(qiáng)得 多，可見(jiàn)，方向的偏轉(zhuǎn)不僅依靠開(kāi)關(guān)的通斷，還有四個(gè)寄生貼片綜合作用的結(jié)果，從而能夠 實(shí)現(xiàn)更多的方向圖的變化。另外，由于有四組開(kāi)關(guān)7,因此每組開(kāi)關(guān)單獨(dú)斷開(kāi)或者幾組開(kāi)關(guān) 以排列組合形式接通或斷開(kāi)都可以實(shí)現(xiàn)不同的方向圖的變化。
[0031] 在一具體實(shí)施中，本申請(qǐng)僅給出典型的三種模式，但不限于該三種模式，在該實(shí)施 例中，饋電點(diǎn)6位于以〇為坐標(biāo)原點(diǎn)包括X軸、y軸和z軸的極坐標(biāo)系下的與X軸成45°的 位置處：
[0032] 在第一種模式中，當(dāng)激勵(lì)貼片前方的寄生貼片的一組開(kāi)關(guān)7均處于斷開(kāi)狀態(tài)，而 其他三個(gè)寄生貼片的三組開(kāi)關(guān)7均處于接通狀態(tài)時(shí)，天線(xiàn)的最大輻射方向圖位于X軸的正 半軸方向，如圖5所示，且該圖為xoz面的方向圖。
[0033] 在第二種模式中，當(dāng)激勵(lì)貼片下方的寄生貼片的一組開(kāi)關(guān)7均處于斷開(kāi)狀態(tài)，而 其他三個(gè)寄生貼片的三組開(kāi)關(guān)7均處于接通狀態(tài)時(shí)，天線(xiàn)的方向圖位于y軸負(fù)半軸方向上， 如圖6所示，且該圖為yoz面的方向圖。
[0034] 在第三種模式中，當(dāng)四個(gè)寄生貼片的四組開(kāi)關(guān)7同時(shí)處于接通狀態(tài)時(shí)，天線(xiàn)處于 主模工作狀態(tài)，輻射方向圖波束指向激勵(lì)貼片正上方，如圖7所示，且該圖為xoz面的方向 圖。
[0035] 優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)為PIN開(kāi)關(guān)。
[0036] 另外，在本申請(qǐng)中，通過(guò)增加饋電端口的數(shù)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)更多的方向圖，例如，增 加增加兩個(gè)饋電端口，可實(shí)現(xiàn)最少七種較為理想的模式的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)波束的上半空間 的掃描。
[0037] 進(jìn)一步的，在本申請(qǐng)中，在所述寄生貼片的由所述矩形槽縫4包圍的矩形貼片上 加載有至少一個(gè)短路釘5,短路釘5的上部與寄生貼片接通，短路釘5的下部與地接通，短路 釘5的下部與地接通。短路釘5能夠增強(qiáng)波束偏轉(zhuǎn)的效果，短路釘5可以設(shè)置一個(gè)，也可以 均勻排布幾個(gè)短路釘5。
[0038] 本申請(qǐng)的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)在不同模式下，工作頻率基本保持不變，方向圖波 束可以根據(jù)需要，向不同方向偏轉(zhuǎn)，指向需要通信的用戶(hù)，也能夠避開(kāi)干擾源。與全輻射方 向的天線(xiàn)相比，它能夠提供更高的定向性，這一特性使這一天線(xiàn)能夠在許多方面得到應(yīng)用。 該天線(xiàn)尺寸小，剖面低，能與載體表面共形，也能夠組成陣列，實(shí)現(xiàn)方向圖在大范圍內(nèi)掃描。
【權(quán)利要求】
1. 可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，其特征在于：包括介質(zhì)基片（1)、接地板和輻射貼片組，接地 板位于介質(zhì)基片（1)的下表面，接地板用于與饋電探針接觸，輻射貼片組位于介質(zhì)基片（1) 的上表面； 其中，輻射貼片組包括一個(gè)圓形貼片（2)和四個(gè)形狀相同的類(lèi)半圓形貼片（3)，圓形貼 片（2)位于所述介質(zhì)基片（1)上表面的中心處，四個(gè)類(lèi)半圓形貼片（3)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于圓形貼 片（2)的前、后、左、右，且四個(gè)類(lèi)半圓形貼片（3)的缺口處均朝向圓形貼片（2)，圓形貼片 ⑵具有至少一個(gè)饋電端口，圓形貼片（2)作為激勵(lì)貼片，類(lèi)半圓形貼片（3)作為寄生貼 片； 四個(gè)寄生貼片中的每個(gè)貼片上的相同位置都開(kāi)有一矩形槽縫（4)，每個(gè)矩形槽縫（4) 的兩端都分別設(shè)置有一個(gè)開(kāi)關(guān)（7)，通過(guò)控制所述開(kāi)關(guān)（7)的通斷來(lái)切割寄生貼片表面的 電流，從而獲得不同的方向圖。
2. 如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，其特征在于：在所述寄生貼片的由所述 矩形槽縫（4)包圍的矩形貼片上加載有至少一個(gè)短路釘（5)，短路釘（5)的上部與寄生貼片 接通，短路釘（5)的下部與地接通。
3. 如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，其特征在于：所述激勵(lì)貼片的饋電方式 為同軸背饋。
4. 如權(quán)利要求3所述的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，其特征在于：所述激勵(lì)貼片的饋電點(diǎn)（6) 位于第一方向，其中，激勵(lì)貼片的中心與任意一個(gè)類(lèi)半圓形貼片（3)的中心所構(gòu)成的直線(xiàn) 與第一方向的夾角呈45°。
5. 如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)微帶八木天線(xiàn)，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)（7)為PIN開(kāi)關(guān) ⑵。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK104157980SQ201410387847
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】肖紹球, 馬國(guó)明, 朱偉, 王秉中 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)