一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线制造技术

本发明专利技术公开了一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，所述天线包括正交铺层的双稳态复合材料介质基板、铺设在双稳态复合材料介质基板上层的微带准八木天线层和铺设在双稳态复合材料介质基板下层的跳变驱动器，其中：所述双稳态复合材料介质基板采用[90n/0n]铺层，[90n]粘接微带准八木天线层，[0n]层粘接跳变驱动器。本发明专利技术利用双稳态复合材料介质基板的两种稳定构型实现微带准八木天线方向图在俯仰面内可重构，结构简单，易与载体共形，与传统水平面内方向图可重构八木天线相结合可拓展八木天线的扫描维度。

【技术实现步骤摘要】
一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线
本专利技术属于天线
，涉及一种方向图可重构天线，特别涉及一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线。
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够增强系统性能、较好地改善系统增益、提高通信安全性、避免噪声干扰以及拓展阵列扫描范围。同时，微带准八木天线具有宽频带、高增益、端射辐射、重量轻、易于载体共形等优点，受到越来越多的关注和应用。目前，国内外学者针对方向图可重构微带准八木天线做了大量的研究，主要是通过电控开关来实现方向图波束转变。CN102437423A通过控制微带线二极管的通断状态使环绕的矩形寄生贴片选择性地向外辐射，进而实现六波束选择性的平面型方向图可重构天线。CN103700942A通过控制电路实现波束在水平范围内的切换实现了准八木天线方向图在水平上的全覆盖。但是，上述方向图可重构微带准八木天线均只能在水平面内实现方向图可重构，且均需要多套天线单元通过控制开关实现波束切换实现，结构冗杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，实现微带准八木天线方向图能够在俯仰面内可重构，拓展微带准八木天线方向图可重构的维度。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，包括正交铺层的双稳态复合材料介质基板、铺设在双稳态复合材料介质基板上层的微带准八木天线层和铺设在双稳态复合材料介质基板下层的跳变驱动器，其中：所述双稳态复合材料介质基板采用[90n/0n]铺层，[90n]粘接微带准八木天线层，[0n]层粘接跳变驱动器。本专利技术实现天线方向图在俯仰面内可重构的原理是：双稳态复合材料介质基板在跳变驱动器作用下其两种稳定构型在俯仰面内变化，进而使天线电流方向改变，实现了方向图在俯仰面的可重构。本专利技术具有如下优点：本专利技术利用双稳态复合材料介质基板的两种稳定构型实现微带准八木天线方向图在俯仰面内可重构，结构简单，易与载体共形，与传统水平面内方向图可重构八木天线相结合可拓展八木天线的扫描维度。附图说明图1为本专利技术俯仰面内方向图可重构微带准八木天线双稳态结构示意图；图2为本专利技术俯仰面内方向图可重构微带准八木天线的共面波导馈电的准八木天线结构示意图；图3为本专利技术俯仰面内方向图可重构微带准八木天线在两种稳定构型下的S11曲线；图4为本专利技术俯仰面内方向图可重构微带准八木天线在构型A状态下的方向图；图5为本专利技术俯仰面内方向图可重构微带准八木天线在构型B状态下的方向图。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：本实施方式提供的俯仰面内方向图可重构微带准八木天线由正交铺层的双稳态复合材料介质基板1、铺设在双稳态复合材料介质基板1上层的微带准八木天线层2和铺设在双稳态复合材料介质基板1下层的跳变驱动器构成。本实施方式中，所述微带准八木天线层2及跳变驱动器均与双稳态复合材料介质基板1一体化固化成型。本实施方式中，所述双稳态复合材料介质基板1在固化完成后产生两种圆柱稳态构型，两种圆柱稳态构型曲率方向相反，实现微带准八木天线方向图在俯仰面内可重构。本实施方式中，所述双稳态复合材料介质基板1采用[90n/0n]铺层，其中：[90n]粘接微带准八木天线层2，[0n]层粘接跳变驱动器，n的值由预浸料材料及所需的曲率决定。本实施方式中，所述双稳态复合材料介质基板1的材料为玻璃纤维预浸料或其它介质材料预浸料，制备工艺为热压罐工艺。本实施方式中，所述微带准八木天线层2的材料为纯金属或印刷在薄膜上的导电银浆。本实施方式中，所述微带准八木天线层2包括共面波导（CPW）馈电结构2-1、有源振子2-2及两个引向器2-3。本实施方式中，所述微带准八木天线层2的制备可以通过丝网印刷技术将所述天线印刷在薄膜上，然后与双稳态复合材料介质基板1共固化；或将金属层与双稳态复合材料介质基板1共固化，然后利用传统刻蚀技术制备微带准八木天线层2。本实施方式中，所述跳变驱动器能够驱动双稳态复合材料介质基板1在两种稳定构型下进行跳变，驱动器材料为形状记忆合金、电热合金、压电陶瓷或压电纤维，通过外接电源进行工作。具体实施方式二：本实施方式以工作频率为3GHz的俯仰面内方向图可重构微带准八木天线为例进行说明。如图1所示，本实施方式的俯仰面内方向图可重构微带准八木天线由正交铺层的双稳态复合材料介质基板1、铺设在双稳态复合材料介质基板1上层的微带准八木天线层2和铺设在双稳态复合材料介质基板1下层的跳变驱动器构成，所有元件一体化固化成型。本实施方式中，双稳态复合材料介质基板1为玻璃纤维增强复合材料，采用[02/902]铺层方式，单层厚度为0.125mm，介电常数为4.9，介电损耗为0.019，尺寸为145mm×145mm。本实施方式中，驱动器材料为形状记忆合金。本实施方式中，利用电磁场仿真软件对微带准八木天线单元尺寸进行优化设计，如图2所示，具体尺寸为：W1=W2=5mm，L1=43mm，L2=37mm，WC=7mm，LS=70mm，d1=10mm，d2=15mm。其中：W1、W2和L1、L2分别表示第一、第二引向器的宽度和长度，WC和LS分别表示有源振子宽度和长度，d1表示第一引向器与有源振子之间的距离，d2表示第二引向器与第一引向器之间的距离。本实施方式中，双稳态复合材料介质基板在跳变驱动器作用下，会在两种稳定构型下发生转换，如图1所示。因此，会产生两种波束指向，由于双稳态复合材料介质基板构型在其俯仰面转变，导致天线的方向图实现了俯仰面内可重构。图3是本实施方式天线在两种稳定构型下的S11参数曲线。由图3可知，天线在构型A状态下的中心频率为3.06GHz，带宽367MHz；在构型B状态下的中心频率3.05GHz，带宽354MHz。可以看出，天线S11参数在两种构型下几乎保持不变，均有良好性能。图4和图5为本实施方式天线在两种稳定构型下的方向图特性，天线在构型A状态下其辐射方向为端射，即平行于介质基板表面，其增益为6.7dB，3dB波束宽度为75.5°。天线在构型B状态下其辐射方向为沿着俯仰面58°方向，即与水平面呈30°角，其增益为4.9dB，3dB波束宽度为65.4°。总体波束宽度要高于普通八木天线的波束宽度。综上，本实施方式利用双稳态复合材料介质基板的双稳态特性，设计实现了俯仰面内方向图可重构准八木天线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，其特征在于所述天线包括正交铺层的双稳态复合材料介质基板、铺设在双稳态复合材料介质基板上层的微带准八木天线层和铺设在双稳态复合材料介质基板下层的跳变驱动器，其中：所述双稳态复合材料介质基板采用[90n/0n]铺层，[90n]粘接微带准八木天线层，[0n]层粘接跳变驱动器。

【技术特征摘要】
1.一种俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，其特征在于所述天线包括正交铺层的双稳态复合材料介质基板、铺设在双稳态复合材料介质基板上层的微带准八木天线层和铺设在双稳态复合材料介质基板下层的跳变驱动器，其中：所述双稳态复合材料介质基板采用[90n/0n]铺层，[90n]粘接微带准八木天线层，[0n]层粘接跳变驱动器。2.根据权利要求1所述的俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，其特征在于所述微带准八木天线层及跳变驱动器均与双稳态复合材料介质基板一体化固化成型。3.根据权利要求1或2所述的俯仰面内方向图可重构微带准八木天线，其特征在于所述微带准八木天线层的制备方法如下：通过丝网印刷技术将所述天线印刷在薄膜上，然后与双稳态复合材料介质基板共固化；或将金属层与双稳态复合材料介质基板共固化，然后利用刻蚀技术制备微带准八木天...

【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