一种工作于BDS-1 S的紧凑型全向圆极化可重构天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种工作于BDS‑1 S的紧凑型全向圆极化可重构天线，包含上层介质基板、下层介质基板、N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、2N个射频开关二极管、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘、圆形接地板、N个金属柱、同轴馈电探针和一分N功分器；N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片交错间隔贴装在上层介质基板上表面形成环状，其间通过射频开关二极管电气相连，相邻射频开关二极管的偏置方向一致。本实用新型专利技术全向圆极化辐射性能好、能实现全向的左右旋圆极化切换、损耗小、结构紧凑、易于加工、成本低廉，解决了现有技术中全向左右旋圆极化可重构天线结构复杂，射频开关二极管较多引入损耗大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线
本技术涉及微波
，尤其涉及一种紧凑型全向左右旋圆极化可重构天线。
技术介绍
全向圆极化天线在高速运动甚至剧烈摆动或滚动的物体（如航天器、飞机、汽车）上，可以在任何运动状态下接受到无线电信号；在广播电视系统中，能够有效扩大信号覆盖范围，并在一定程度上克服重影重音。圆极化波为一等幅旋转场，可以分解为两个幅度相等、相位相差90度的线极化波。圆极化信号可以被各种线极化天线接收，同时圆极化天线可以接收任何线极化来波，而左（右）旋圆极化天线不能接收右（左）圆极化波。因此设计结构简单、馈电方便的全向左右旋圆极化可重构天线具有重大的理论意义和工程价值。目前国内外对全向左右旋圆极化可重构天线的研究较少。专利文件（201120020320.5）提出了一种左右旋圆极化可重构天线，其主要技术方案是提供一种左右旋圆极化可重构的低轮廓背腔天线，但是该方法不能实现全向辐射。2016年，Yuan-MingCai等人在IEEETransactionsonAntennasandPropagation上发表了“Compact-SizeLow-ProfileWidebandCircularlyPolarizedOmnidirectionalPatchAntennaWithReconfigurablePolarizations”，在天线接地板刻蚀弯曲槽中加入24个射频开关二极管。2013年，BoLi等人在IEEEAntennaandWirelessPropagationLetters上发表了“Polarization-ReconfigurableOmnidirectionalAntennaCombiningDipoleandLoopRadiators”，结合偶极子和环形天线，利用48个开关二极管实现圆极化重构。两款天线使用了较多的开关二极管增加了天线损耗。2015年，YiFan等人在AP-S上发表了“PolarizationReconfigurableOmnidirectionalAntennaUsingCrossedDipoles”，用16个开关二极管改变倾斜偶极子的通断，但非低剖面结构，不能适用于很多需要低剖面结构的系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术中全向左右旋圆极化可重构天线结构复杂、射频开关二极管和集总电感元件较多引入损耗大的问题，提供工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线，其全向圆极化辐射性能良好，结构紧凑，左右旋模式切换简单。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线，包含上层介质基板、下层介质基板、N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、2N个射频开关二极管、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘、圆形接地板、N个金属柱、同轴馈电探针和一分N功分器，N为大于等于3的自然数；所述上层介质基板、下层介质基板均为圆形，同轴设置；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘贴装在所述上层介质基板的上表面；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片半径相同，交错间隔贴装成环状，且长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间的距离均相等；所述长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间通过射频开关二极管电气相连，且相邻射频开关二极管的偏置方向一致；所述N+1个焊盘中的N个焊盘通过N个蛇形走线电感分别和所述N个长圆弧形辐射贴片的等角平分线位置对应相连，该N个焊盘和外界直流电源的一端电气相连；所述N+1个焊盘中剩余的焊盘通过1个蛇形走线电感和任意一个短圆弧形辐射贴片的等角平分线位置相连，该焊盘和外界直流电源的另一端电气相连；所述上层介质基板在所述N个短圆弧形辐射贴片处对应设有N个供所述金属柱穿过的通孔；所述一分N功分器包含N个长条形贴片，所述N个长条形贴片在同一平面上、一端均相连、另一端发散，且相邻长条形贴片之间的夹角相等；所述一分N功分器贴装在所述下层介质基板的上表面，其中心和下层介质基板的圆心重合；所述N个金属柱设置在上层介质基板、下层介质基板之间；N个金属柱的一端分别穿过上层介质基板上的通孔和N个短圆弧形辐射贴片一一对应焊接，另一端和所述N个长条形贴片远离下层介质基板圆心的一端一一对应焊接；所述圆形接地板贴装在所述下层介质基板的下表面，且圆形接地板和下层介质基板同轴；所述下层介质基板、圆形接地板的圆心处均设有供所述同轴馈电探针内导体穿过的通孔，圆形接地板上的通孔半径大于下层介质基板上的通孔半径；所述一分三功分器的中心处设有用于和所述同轴馈电探针内导体相连的过孔；所述同轴馈电探针的内导体依次穿过所述下层介质基板圆心处的通孔、圆形接地板圆心处的通孔和所述一分三功分器中心处的过孔相连；所述同轴馈电探针的外导体与圆形接地板相连。作为本技术一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线进一步的优化方案，N的值为3。作为本技术一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线进一步的优化方案，所述金属柱的高度大于上层介质基板、下层介质基板的厚度之和。作为本技术一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线进一步的优化方案，所述金属柱的轴线分别和所述上层介质基板、下层介质基板垂直。工作时，金属柱上电流产生垂直极化波，在远场形成全向垂直极化辐射，长圆弧形辐射贴片和短圆弧形辐射贴片上电流形成水平方向的电流环，在远场形成全向水平极化辐射。金属柱与长圆弧形辐射贴片和短圆弧形辐射贴片形成固有的约为90度的相位差，调节天线尺寸满足垂直方向和水平方向电场的幅值比值接近1，则满足了圆极化形成的条件：两个正交分量的幅值相等，相位相差90度。通过改变直流偏置电路的正负电压切换射频开关二极管的截止或导通状态。当与N个长圆弧形辐射贴片对应的焊盘相连的直流电源端电压满足射频开关二极管的正向偏压电压时，天线工作于全向左旋圆极化模式，当与N个长圆弧形辐射贴片对应的焊盘相连的直流电源端电压满足射频开关二极管的反向偏压电压时，天线工作于全向右旋圆极化模式。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：a.该新型全向左右旋圆极化可重构天线除金属柱外均为平面微带贴片结构，用蛇形走线分布式电感替代了集总电感阻隔交流信号，PCB制版工艺即可加工，易于集成。b.该新型全向左右旋圆极化可重构天线只需正负单电压同时控制2N个射频开关二极管，与已有的全向左右旋圆极化可重构天线相比减小了加工复杂度和天线损耗。c.该新型全向左右旋圆极化可重构天线结构简单，引入集总元件少，N个长圆弧形辐射贴片和N个短弧形贴片和N个射频开关二极管形成一个圆环，使天线结构紧凑的同时有良好的全向圆极化辐射性能。附图说明图1为本技术的结构分层示意图；图2为本技术的结构示意图；图3为本技术的俯视图；图4为本技术中一分三功分器和下层介质基板配合的结构示意图；图5为本技术中圆形接地板和下层介质基板配合的结构示意图；图6为本技术实施例在左旋圆极化状态时2.4GHz-2.6GHz频率范围内的回波损耗图；图7为本技术实施例在左旋圆极化状态时2.4GHz-2.6GHz频率范围内的回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作于BDS‑1 S的紧凑型全向圆极化可重构天线，其特征在于，包含上层介质基板、下层介质基板、N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、2N个射频开关二极管、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘、圆形接地板、N个金属柱、同轴馈电探针和一分N功分器，N为大于等于3的自然数；所述上层介质基板、下层介质基板均为圆形，同轴设置；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘贴装在所述上层介质基板的上表面；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片半径相同，交错间隔贴装成环状，且长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间的距离均相等；所述长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间通过射频开关二极管电气相连，且相邻射频开关二极管的偏置方向一致；所述N+1个焊盘中的N个焊盘通过N个蛇形走线电感分别和所述N个长圆弧形辐射贴片的等角平分线位置对应相连，该N个焊盘和外界直流电源的一端电气相连；所述N+1个焊盘中剩余的焊盘通过1个蛇形走线电感和任意一个短圆弧形辐射贴片的等角平分线位置相连，该焊盘和外界直流电源的另一端电气相连；所述上层介质基板在所述N个短圆弧形辐射贴片处对应设有N个供所述金属柱穿过的通孔；所述一分N功分器包含N个长条形贴片，所述N个长条形贴片在同一平面上、一端均相连、另一端发散，且相邻长条形贴片之间的夹角相等；所述一分N功分器贴装在所述下层介质基板的上表面，其中心和下层介质基板的圆心重合；所述N个金属柱设置在上层介质基板、下层介质基板之间；N个金属柱的一端分别穿过上层介质基板上的通孔和N个短圆弧形辐射贴片一一对应焊接，另一端和所述N个长条形贴片远离下层介质基板圆心的一端一一对应焊接；所述圆形接地板贴装在所述下层介质基板的下表面，且圆形接地板和下层介质基板同轴；所述下层介质基板、圆形接地板的圆心处均设有供所述同轴馈电探针内导体穿过的通孔，圆形接地板上的通孔半径大于下层介质基板上的通孔半径；所述一分N功分器的中心处设有用于和所述同轴馈电探针内导体相连的过孔；所述同轴馈电探针的内导体依次穿过所述下层介质基板圆心处的通孔、圆形接地板圆心处的通孔和所述一分N功分器中心处的过孔相连；所述同轴馈电探针的外导体与圆形接地板相连。...

【技术特征摘要】
1.一种工作于BDS-1S的紧凑型全向圆极化可重构天线，其特征在于，包含上层介质基板、下层介质基板、N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、2N个射频开关二极管、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘、圆形接地板、N个金属柱、同轴馈电探针和一分N功分器，N为大于等于3的自然数；所述上层介质基板、下层介质基板均为圆形，同轴设置；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片、N+1个蛇形走线电感、N+1个焊盘贴装在所述上层介质基板的上表面；所述N个长圆弧形辐射贴片、N个短圆弧形辐射贴片半径相同，交错间隔贴装成环状，且长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间的距离均相等；所述长圆弧形辐射贴片和相邻短圆弧形辐射贴片之间通过射频开关二极管电气相连，且相邻射频开关二极管的偏置方向一致；所述N+1个焊盘中的N个焊盘通过N个蛇形走线电感分别和所述N个长圆弧形辐射贴片的等角平分线位置对应相连，该N个焊盘和外界直流电源的一端电气相连；所述N+1个焊盘中剩余的焊盘通过1个蛇形走线电感和任意一个短圆弧形辐射贴片的等角平分线位置相连，该焊盘和外界直流电源的另一端电气相连；所述上层介质基板在所述N个短圆弧形辐射贴片处对应设有N个供所述金属柱穿过的通孔；所述一分N功分器包含N个长条形贴片，所述N个长条形贴片在同一平面上、一端均相连、另一端发...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丹，刘少斌，秦江弘，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32