一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线制造技术

本发明专利技术公开了一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，所述天线包括多稳态复合材料基板、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层，其中：所述多稳态复合材料基板在俯仰面内具有多种稳定状态，由三层铺设而成，其铺层顺序为：最下层为0°层，中间层为90°层，最上层由多个90°层间隔铺设而成。本发明专利技术通过对多稳态复合材料基板铺层及结构设计，可使基板具有多种稳定状态，通过驱动器作用基板可在各个稳定状态之间进行切换，而天线在不同稳定状态下主波束方向指向也不同，实现了天线方向图在俯仰面内可重构。

A pitch plane multi angle of the main beam pointing direction of reconfigurable antenna

The invention discloses a multi pitch plane angle of the main beam pointing direction of reconfigurable antenna, the antenna comprises a substrate, a more stable composite multistable composite substrate upper metal layer, a microstrip antenna multi stable composite substrate layer microstrip feeder layer, wherein the substrate has more stable composite multiple steady states in the pitch plane is composed of three layers of paved, the stacking sequence is: the lowest level is 0 degrees 90 degrees, the middle layer is a layer, the upper layer is composed of a plurality of 90 degree intervals paved. The present invention through the layer and structure design of multi stable composite substrate, the substrate has a variety of stable state, through the role of driver substrate can switch between each stable state, and the antenna pointing in different steady state under the direction of main beam is different, the antenna can be reconstructed in the pitch plane.

【技术实现步骤摘要】
一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线
本专利技术属于天线
，涉及一种方向图可重构天线，具体涉及一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线。
技术介绍
随着移动通信、卫星通信、雷达及飞行器等对天线波束的控制和扫描要求，使得方向图可重构天线得到越来越多的重视和发展。方向图可重构天线能根据通信环境的变化实时改变发射和接收天线的方向图，从而有效减弱噪声干扰，对抗多径衰落，提高信息传输速率，保持高增益。采用方向图可重构天线还可以实现平面相控阵的大角度扫描。目前，国内外学者对于方向图可重构天线已做了大量的研究。文献“一种方向图可重构引向器开槽的印制准八木天线”（Apatternreconfigurableprintedquasi-Yagiantennawithslotsinthedirectors[C].2009thInternationalSymposiumonAntennasPropagationandEMtheory，275-278）设计了一种主波束在水平内可以指向四个不同方向的可重构天线。CN102437423A提出了一种六波束选择性平面方向图可重构天线。CN103682645A公开了一种五个主波束指向的可重构平面微带天线。CN103700942A通过六个波束切换实现了水平范围内全向扫描的平面天线。以上天线方向图可重构均采用加载开关实现，控制电路复杂，并且只能在水平面内实现方向图可重构。
技术实现思路
针对现有方向图可重构天线的不足，本专利技术为了扩展方向图可重构天线的扫描范围，提供了一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，利用多稳态复合材料基板的多种稳定构型实现天线在俯仰面内具有多种主波束指向，多种状态之间可以自由切换。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，包括多稳态复合材料基板、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层，其中：所述多稳态复合材料基板在俯仰面内具有多种稳定状态，由三层铺设而成，其铺层顺序为：最下层为0°层，中间层为90°层，最上层由多个90°层间隔铺设而成。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过对多稳态复合材料基板铺层及结构设计，可使基板具有多种稳定状态，通过驱动器作用基板可在各个稳定状态之间进行切换，而天线在不同稳定状态下主波束方向指向也不同，实现了天线方向图在俯仰面内可重构。2、本专利技术可拓展可重构天线的方向图在俯仰面内实现大角度扫描，克服了现有方向图可重构天线的只能在水平面内扫描的限制，可拓展其应用领域。附图说明图1为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线的多种稳定状态构型侧面示意图；图2为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线的正面结构示意图；图3为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线的多稳态复合材料基板铺层示意图；图4为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线的不同状态下的回波损耗曲线；图5为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线2GHz频率不同状态下的辐射方向图；图6为本专利技术俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线5GHz频率不同状态下的辐射方向图；图7为俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线的平面状态下工作频带内的增益；图中：1-金属微带天线层，2-多稳态复合材料基板，3-微带馈线层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。具体实施方式一：如图2所示，本实施方式提供的俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线由多稳态复合材料基板2、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层1、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层3构成。本实施方式中，所述多稳态复合材料基板2在俯仰面内具有多种稳定状态，由三层铺设而成，如图1所示，其铺层顺序为：最下层为0°层，中间层为90°层，最上层由多个90°层间隔适当距离铺设，间隔距离由基板稳定状态的角度决定。本实施方式中，所述多稳态复合材料基板2在俯仰面内具有多种稳定状态，每种稳定状态的角度由多稳态复合材料基板2的材料性能、厚度及最上层90°层的间隔距离决定。本实施方式中，所述多稳态复合材料基板2的材料为玻璃纤维增强环氧复合材料，介电常数4.6，单层预浸料厚度为0.125mm。本实施方式中，所述金属微带天线层1为维瓦尔第天线。本实施方式中，所述微带馈线层3为微带线—槽线馈电或同轴—槽线馈电或共面波导馈电。本实施方式中，所述多稳态复合材料基板2采用热压罐工艺与上层金属微带天线层1、下层微带馈线层3共固化成型。本实施方式中，所述金属微带天线层1与微带馈电层3可以利用印刷技术将金属微带天线层与微带馈电层印刷在薄膜上，然后再与多稳态复合材料基板2共固化，或将金属薄膜与多稳态复合材料基板2共固化，然后利用刻蚀技术制备金属微带天线层与微带馈电层。本实施方式通过驱动器元件控制多稳态复合材料基板在俯仰面内不同稳定状态之间切换，进而使天线的主波束方向指向发生改变，实现方向图在俯仰面可重构。具体实施方式二：本实施方式以俯仰面内具有四种角度主波束指向方向图可重构维瓦尔第天线为例进行说明。如图1-3所示，本实施方式的俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线由多稳态复合材料基板2、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层1、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层3构成，所有元件一体化固化成型，其中：金属微带天线层1为具有指数渐变结构的维瓦尔第天线，微带馈线层3为微带线—槽线馈电，多稳态复合材料基板2为玻璃纤维增强复合材料，其单层厚度为0.125mm，铺层方式如图3所示，介电常数为4.9，介电损耗为0.019，天线整体尺寸为350mm×150mm。在驱动器作用下，多稳态复合材料基板2会在其多种稳定构型下发生切换，进而使天线的主波束方向指向发生改变，实现方向图在俯仰面可重构。本实施方式以具有四种角度主波束指向方向图可重构维瓦尔第天线为例进行说明。图4是本实施方式可重构天线在四种状态下的S11参数曲线。由图4可知，天线S11参数在四种状态下相差甚微，带宽范围为1.8GHz—5.7GHz，属超宽带天线。图5和图6为本实施方式可重构天线在2GHz和5GHz频率处不同状态下的辐射方向图。由图5可知，2GHz频率处天线在四种状态下主辐射方向分别为90°、87°、81°、71°，主波束指向在俯仰面内偏移19°。本实施方式的可重构天线最终可实现在2GHz频点处天线波束宽度67°，高于平面状态的50.8°波束宽度。由图6可知，5GHz频率处天线在四种状态下主辐射方向分别为90°、67°、42°、33°，主波束指向在俯仰面内偏移57°。本实施方式的可重构天线最终可实现在5GHz频点处天线波束宽度86°，高于平面状态的41.7°波束宽度。由图7可知，本实施方式的可重构天线在工作频带范围内增益为9.0~11.0dB，所以天线在频带范围内均能保持高增益。综上，本实施方式利用多稳态复合材料介质基板具有的多种稳定状态特性，设计实现了俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，其特征在于所述天线包括多稳态复合材料基板、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层，其中：所述多稳态复合材料基板在俯仰面内具有多种稳定状态，由三层铺设而成，其铺层顺序为：最下层为0°层，中间层为90°层，最上层由多个90°层间隔铺设而成。

【技术特征摘要】
1.一种俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，其特征在于所述天线包括多稳态复合材料基板、设于多稳态复合材料基板上层的金属微带天线层、设于多稳态复合材料基板下层的微带馈线层，其中：所述多稳态复合材料基板在俯仰面内具有多种稳定状态，由三层铺设而成，其铺层顺序为：最下层为0°层，中间层为90°层，最上层由多个90°层间隔铺设而成。2.根据权利要求1所述的俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，其特征在于所述多稳态复合材料基板采用热压罐工艺与上层金属微带天线层、下层微带馈线层共固化成型。3.根据权利要求2所述的俯仰面内多角度主波束指向方向图可重构天线，其特征在于所述金属微带天线层与微带馈电层利用印刷技术将金属微带天线层与微带馈电层印刷在薄膜上，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴福洪，胡建强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23