一种基于PIN管的方向图可重构天线制造技术

本发明专利技术一种基于PIN管的方向图可重构天线，该天线包括辐射体器、地板和多个引向器/反射器可调印制板；辐射器由印制板制成，印制板上蚀刻出偶极子及馈电单元，所述辐射器的下部固定在地板的中心，辐射器上的偶极子垂直于地板所在平面，以偶极子为中心均匀分布多个引向器/反射器可调印制板；多个引向器/反射器可调印制板均竖直固定在地板上，每个引向器/反射器可调印制板的结构均相同，包括能实现引向器功能/反射器功能的覆铜图形，在两个覆铜图形之间具有细缝，在该细缝中安装PIN管，所述PIN管通过相应的印制线分别与两个覆铜图形连接，所述印制线与地板连接，通过PIN管改变印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PIN管的方向图可重构天线
本专利技术涉及一种基于PIN管的方向图可重构天线，具体地说，是指一种工作于S波段，具有方向图可重构特性的天线。
技术介绍
伺服天线较多地应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。在较低的频段中，伺服天线主要利用伺服电机，旋转关节完成对天线方向图的改变，一般伺服天线的价格较高，同时伺服电机容易对微波信号产生干扰；而随着现代通信技术的发展，在性能方面要求天线的指向速度要快；在结构尺寸方面，无线通信的应用平台越来越多，对无线通信设备的适装性要求越来越高，伺服电机尺寸一般较大在很多情况下无法满足要求。考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种不需要天线电机伺服系统(天线电机伺服系统是包含天线伺服电机、电机驱动及指向控制等的一个系统设备)，而可以实现方向图指向变化的天线。与以往天线形式相比，以往的可重构天线主要侧重于频率可重构、带宽可重构方面，在目前方向图可重构天线，其天线的形式为圆形扇面式结构，通过PIN管以模拟信号的形式对其进行控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种基于PIN管的方向图可重构天线，该天线工作于S波段，采用偶极子、引向器和反射器的结构形式，能使天线在带宽、增益等方面均有显著的提高，同时该天线不需要安装天线电机伺服系统，避免了现有技术中使用天线电机伺服系统而带来的价格高、搜索时电机转动对微波信号有干扰、尺寸大等问题的弊端，配合PIN管进行方向图的控制，能以数字控制的方式实现控制，结构更加简洁。本专利技术的技术方案是：一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于该天线包括辐射体器、地板和多个引向器/反射器可调印制板；辐射器由印制板制成，印制板上蚀刻出偶极子及馈电单元，所述辐射器的下部固定在地板的中心，辐射器上的偶极子垂直于地板所在平面，以偶极子为中心均匀分布多个引向器/反射器可调印制板；多个引向器/反射器可调印制板均竖直固定在地板上，每个引向器/反射器可调印制板的结构均相同，包括能实现引向器功能/反射器功能的覆铜图形，在两个覆铜图形之间具有细缝，在该细缝中安装PIN管，所述PIN管通过相应的印制线分别与两个覆铜图形连接，所述印制线与地板连接，通过PIN管改变印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图；所述偶极子的上半振子为矩形，下半振子为长条状，偶极子的下半振子与地板的地连接，上半振子与带状线的信号线连接，带状线连接馈电单元。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术天线改变了引向器与反射器的布局，同时采用PIN管对引向器和反射器进行了融合，能够通过数字信号控制使得引向/发射器可调印刷板工作在引向器或反射器状态下，优化了引向/发射器可调印刷板的形状结构尺寸，保证了天线的方向图的可重构性及天线的抗干扰性，具体表现如下：1.增益高。增加反射器和引向器后，增加了偶极子天线的增益，天线增益比标准偶极子天线增加了5dBi。2、带宽宽。通过调整辐射器的电路结构(微调馈电匹配电路，即其印制线的长短)，天线的驻波比小于2的带宽为2GHz～3GHz。2.天线重量轻、体积小。采用印刷形式，降低天线厚度；采用PIN管控制天线方向图指向，取消了电机伺服系统，有效减小了设备的体积和尺寸；3.结构简单，便于生产，一致性好。本专利技术用于发射和接收垂直极化电磁波，整个天线的辐射器由微波印制板构成，本专利技术天线形式对印制板加工精度要求不高，加工制作容易且成本低；全天线只是印制板，使得天线的一致性良好，便于天线的批量生产；4.本专利技术天线由于不需要转动，辐射器、引向器/反射器可调印制板都通过焊接固定在一个地板上，该地板可以根据不同的安装需求改变其尺寸以满足安装。5.本专利技术天线的波束切换时间很快，在50ns的时间里就可以完成波束的切换，切换方式也非常简单，通过控制给PIN管的高低电平，就可以完成切换，相对于现有天线切换时间仅达到100ns具有显著的进步。附图说明图1是本专利技术天线的整体示意图。图2是本专利技术天线的偶极子的结构示意图。图3是本专利技术天线的引向器/反射器可调印制板的结构示意图。图4是本专利技术天线的驻波与频率的关系图。图5是本专利技术天线的水平面方向图。图中：1.辐射器，2.地板，3.PIN管，4、5、6、7.引向器/反射器可调印制板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。本专利技术基于PIN管的方向图可重构天线(简称天线，参见图1-3)包括辐射体器1、地板2和多个引向器/反射器可调印制板(4～7)；辐射器1由印制板制成，印制板上蚀刻出偶极子及馈电单元，所述辐射器的下部固定在地板2的中心，辐射器上的偶极子垂直于地板所在平面，以偶极子为中心均匀分布多个引向器/反射器可调印制板(4～7)；多个引向器/反射器可调印制板(4～7)均竖直固定在地板2上，每个引向器/反射器可调印制板的结构均相同，包括能实现引向器功能/反射器功能的覆铜图形，在两个覆铜图形之间具有细缝，在该细缝中安装PIN管3(参见图3)，所述PIN管通过相应的印制线分别与两个覆铜图形连接，所述印制线与地板2连接，通过PIN管改变印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图；所述偶极子的上半振子为矩形，下半振子为长条状，偶极子的下半振子与地板2的地连接，上半振子与带状线的信号线连接，带状线连接馈电单元。本专利技术的进一步特征在于所述偶极子整体的长度是24mm，上半振子的宽度是5mm；所述引向器/反射器可调印制板的一个覆铜图形的尺寸为19.5mm*4mm，另一个覆铜图形的尺寸为10mm*4mm。本专利技术的进一步特征在于所述引向器/反射器可调印制板的数量为四个。本专利技术天线的地板尺寸为10cm×10cm，工作频段为S波段，根据具体需求，可以改变辐射器的尺寸来改变工作频段。本专利技术的进一步特征在于辐射器1、地板2及引向器/反射器可调印制板均进行镀金处理，可有效为防止铜在空气中发生氧化，延长天线使用寿命。本专利技术的进一步特征在于所述辐射器由微波印制板制成。本专利技术天线的工作流程是：信号从馈电网络通过带状线将信号传送至辐射器1，带状线的信号线与偶极子的上半振子相连，地板的地与偶极子的下半振子相连，将电磁能量传给偶极子，从而产生辐射；引向器/反射器可调印制板通过相应的印制线与地板相连，并通过PIN管改变相应印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图。其流程如下，假定其中一块引向器/反射器可调印制板上PIN管控制信号为高电平(TTL)，引向器/反射器可调印制板上下两个金属图形实现了导通，使其连接成了一个图形，则该引向器/反射器可调印制板处于反射器状态；假定其中一块引向器/反射器可调印制板上PIN管控制信号为低电平(TTL)，引向器/反射器可调印制板上下两个金属图形不能导通，则该引向器/反射器可调印制板处于引向器状态；通过使用TTL数字电平控制引向器/反射器可调印制板上PIN管的状态，保证工作模式的变化。本专利技术首次采用了一种制作简单的印制板结构，如图2和图3，这两种结构制作简单，成本低，仅采用了PIN管一种电子元器件，其余均依靠覆铜金属形状来实现。实施例1本实施例基于PIN管的方向图可重构天线，辐射器采用微波印制板构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于该天线包括辐射体器、地板和多个引向器/反射器可调印制板；辐射器由印制板制成，印制板上蚀刻出偶极子及馈电单元，所述辐射器的下部固定在地板的中心，辐射器上的偶极子垂直于地板所在平面，以偶极子为中心均匀分布多个引向器/反射器可调印制板；多个引向器/反射器可调印制板均竖直固定在地板上，每个引向器/反射器可调印制板的结构均相同，包括能实现引向器功能/反射器功能的覆铜图形，在两个覆铜图形之间具有细缝，在该细缝中安装PIN管，所述PIN管通过相应的印制线分别与两个覆铜图形连接，所述印制线与地板连接，通过PIN管改变印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图；所述偶极子的上半振子为矩形，下半振子为长条状，偶极子的下半振子与地板的地连接，上半振子与带状线的信号线连接，带状线连接馈电单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于该天线包括辐射体器、地板和多个引向器/反射器可调印制板；辐射器由印制板制成，印制板上蚀刻出偶极子及馈电单元，所述辐射器的下部固定在地板的中心，辐射器上的偶极子垂直于地板所在平面，以偶极子为中心均匀分布多个引向器/反射器可调印制板；多个引向器/反射器可调印制板均竖直固定在地板上，每个引向器/反射器可调印制板的结构均相同，包括能实现引向器功能/反射器功能的覆铜图形，在两个覆铜图形之间具有细缝，在该细缝中安装PIN管，所述PIN管通过相应的印制线分别与两个覆铜图形连接，所述印制线与地板连接，通过PIN管改变印制线长度，实现引向器和反射器的转换，从而改变天线的方向图；所述偶极子的上半振子为矩形，下半振...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12