一种频率可重构三频天线及方法技术

本发明专利技术涉及一种频率可重构三频天线及方法，该天线包括：介质基板、上层辐射贴片、下层辐射贴片，其中，上层辐射贴片由上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分构成；上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分位于介质基板的上层，其中上层辐射贴片的第二部分与下层辐射贴片通过金属化过孔相连构成辐射单元，第一电感、第二电感、第三电感分别位于上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分上，实现对三个频带的分别独立控制，能用于2.4/5.2/5.8GHzWLAN和3.5/5.5GHzWiMAX频率可重构三频天线及方法，并保持天线的辐射方向图基本不变。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该天线包括：介质基板、上层辐射贴片、下层辐射贴片，其中，上层辐射贴片由上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分构成；上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分位于介质基板的上层，其中上层辐射贴片的第二部分与下层辐射贴片通过金属化过孔相连构成辐射单元，第一电感、第二电感、第三电感分别位于上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分上，实现对三个频带的分别独立控制，能用于2.4/5.2/5.8GHzWLAN和3.5/5.5GHzWiMAX频率可重构三频天线及方法，并保持天线的辐射方向图基本不变。【专利说明】—种频率可重构三频天线及方法
本专利技术属于天线领域，特别是，应用于无线通信系统。
技术介绍
近年来，随着无线通信尤其是无线局域网(WLAN)与全球微波互联接入(WiMAX)的迅速发展，应用于WLAN和WiMAX频段的三频天线成为了众多专家学者研究的热点。随着许多三频天线的提出，人们对天线本身的性能要求也越来越高，天线的频率可重构性凭借其在实际工程应用中频带灵活性的优势成为了其中很重要的一个指标。因此，设计实现一种通过加载可调器件实现频率的可重构天线是很有意义的。目前一些实现天线频率可重构的方法已经被提出来，如专利申请号为:200810202308.9，为《可重构天线》的中国专利就提出了一种通过控制开关“通断”来实现天线工作频带的可重构天线，主要包括三个辐射单元，五个射频开关和将两者连接起来的馈电端口.天线通过开关控制器控制每个射频开关的“通”或“断”，从而改变三个辐射单元之间的不同的联通状态来实现天线在不同频带工作，即频率重构。但是该天线只能实现在各个工作频带之间的切换，不能实现某个工作频带频率的可重构。又如专利申请号:201210242584.4，为《DNA仿真型的频率可重构天线》的中国专利，又提出了一种双螺旋结构的可重构线天线，该天线主要由固定在接地板上的圆筒状介质板和同轴向绕制在圆筒状介质板外表面上的、同螺旋角的双螺旋金属导带构成，两条螺旋金属导带之间设有集总元件并分别与接地板和馈电电路相接，通过改变集总元件的种类以及位置，实现宽带、高增益和工作频点可调两种特性。但此专利技术需要馈电电路且结构比较复杂，这无疑提高了天线的设计难度和制造成本，此外，该天线不能实现各工作频带的分别独立可调。再如文献“Frequency-reconfigurable Dual-bandMonopole Antenna for WiMAX Wireless Devices, X.L Sun, S.W.Cheung, and T.1.Yukj MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS, VOL.56，N0.1，PP.49-55，January 2014”中设计的一种调节加载在福射贴片上的电容来实现频率可重构的双频天线，但是该天线只覆盖了 WiMAX频段，且只能实现对两个频段的频点可调，不能通过调节加载电容完成单频/双频工作状态间的切换。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术存在的不足，提供一种可应用于 2.4/5.2/5.8GHz WLAN和3.5/5.5 GHz WiMAX频率可重构三频天线及方法，并保持天线的辐射方向图基本不变。 实现上述目的技术是:一种频率可重构三频天线，其特征是:包括:介质基板、上层辐射贴片、下层辐射贴片，其中，上层辐射贴片由上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分构成；上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分位于介质基板的上层，其中上层辐射贴片的第二部分与下层辐射贴片通过金属化过孔相连构成辐射单元，第一电感、第二电感、第三电感分别位于上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分上，实现对三个频带的分别独立控制，上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分与微带馈线的上部相连，微带馈线的下部通过在侧面的SAM头与金属地板相连完成天线的馈电。 所述介质基板上部开一个半径为0.4mm的金属化过孔使上层辐射贴片的第二部分和下层辐射贴片通过金属化过孔相连。 所述下层辐射贴片是一个矩形贴片，位于介质基板底部金属地板的另一侧，通过一个半径为0.4mm的同轴金属化过孔与上层辐射贴片的第二部分的上部相连，用于单极子的辐射长度进而达到2.4GHz的WLAN频带。 所述金属地板由一个大的矩形和两个小的矩形组成，两个小的矩形位于大的矩形与微带馈线相连的另一侧的两端，并与较大的矩形相连。 一种频率可重构三频天线的方法:三个长度不一的上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分分别实现三个工作频段的控制，通过调节加载在上层辐射贴片的第一部分、上层辐射贴片的第二部分、上层辐射贴片的第三部分的第一电感、第二电感、第三电感的大小，分别实现对三个工作频带在第一工作状态单频/第二工作状态双频/第三工作状态三频工作状态间的切换；其工作的低频频带是长度最长的上层辐射贴片的第二部分产生的，当第一电感和第三电感的值为零时，通过调节加载在上层辐射贴片的第二部分上的第二电感的值，实现了对第一个频段的调节；当电感分别取1.8nH, 3nH and 3.9nH时，第一个谐振频率点频率依次变为1.9GHz, 2GHz, 2.16GHz，同时第二个和第三个频段基本保持不变；当加载在上层辐射贴片的第一部分上的第一电感的值大于20nH时，由于电感对交变电流的阻碍作用，能使上层辐射贴片的第一部分不工作，从而天线在高频频段不工作；当加载在上层辐射贴片的第二部分上的第二电感的值大于60nH时，使上层辐射贴片的第二部分不工作，天线在低频频段不工作；当加载在上层辐射贴片的第三部分上的第三电感的值大于15nH时，能使上层辐射贴片的第三部分不工作，天线在中频频段不工作；将上述三种状态进行两两组合，当加载在上层辐射贴片的第一部分和上层辐射贴片的第三部分上的第一电感和第三电感的值分别大于20nH和15nH时，可得到第一工作状态，同理得到第二工作状态和第三工作状态。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点:1、本专利技术采用的金属化过孔使得上层贴片与下层贴片相连，增加辐射贴片的长度以达到低频工作频段，实现了天线的小型化。 2、本专利技术采用的上层辐射贴片由三个单极子与馈线相连组成，结构简单，并且有效地实现了对三个频段的独立控制。 3、本专利技术采用的通过调节加载在三个单极子上的电感的大小来改变天线的性能，实现对三个工作频带的分别独立可调，并保持天线的辐射方向图基本不变。 4、本专利技术采用的通过调节加载在三个单极子上的电感的大小来改变天线的工作模式，能够实现天线在单频/双频/三频工作状态间的切换，使其在实际工程中更加灵活。 5、本专利技术采用的天线结构覆盖了 2.4/5.2/5.8GHz WLAN和3.5/5.5 GHz WiMAX频段，有着广泛的应用空间。 6、本专利技术采用的天线材料均为金属导体，使得天线加工方便，成本低，价格低廉，便于生产。 【专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率可重构三频天线，其特征是：包括：介质基板（1）、上层辐射贴片、下层辐射贴片（5），其中，上层辐射贴片由上层辐射贴片的第一部分（2）、上层辐射贴片的第二部分（3）、上层辐射贴片的第三部分（4）构成；上层辐射贴片的第一部分（2）、上层辐射贴片的第二部分（3）、上层辐射贴片的第三部分（4）位于介质基板（1）的上层，其中上层辐射贴片的第二部分（3）与下层辐射贴片（5）通过金属化过孔（6）相连构成辐射单元，第一电感（7）、第二电感（8）、第三电感（9）分别位于上层辐射贴片的第一部分（2）、上层辐射贴片的第二部分（3）、上层辐射贴片的第三部分（4）上，实现对三个频带的分别独立控制，上层辐射贴片的第一部分（2）、上层辐射贴片的第二部分（3）、上层辐射贴片的第三部分（4）与微带馈线（10）的上部相连，微带馈线（10）的下部通过在侧面的SAM头与金属地板（11）相连完成天线的馈电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟会清，詹传汉，刘露，梁昌洪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61