基于PIN二极管控制交指耦合短路带可重构圆极化天线制造技术

本发明专利技术提出一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线，包括：介质板，辐射贴片，耦合带，PIN二极管，短路带，辐射贴片，短路针，接地面。通过对PIN二极管加电压实现PIN二极管导通，此时PIN二极管可等效为电阻；不对PIN二极管上电时，PIN二极管断开，此时PIN二极管可等效为加载电容。因此通过PIN二极管的通断改变了PIN二极管的等效电抗值，继而实现天线在GPS‑L1频段和BDS‑L频段之间切换。具有小型化，多波段，可重构的优点。

Reconfigurable Circular Polarized Antenna with Interdigital Coupled Short-Circuit Band Controlled by PIN Diode

The invention provides a reconfigurable circular polarization antenna based on PIN diode control, including dielectric plate, radiation patch, coupling band, PIN diode, short-circuit band, radiation patch, short-circuit needle and ground surface. PIN diode can be turned on by adding voltage to PIN diode. At this time, PIN diode can be equivalent to resistance. When PIN diode is not turned on, PIN diode is disconnected, and PIN diode can be equivalent to loading capacitance. Therefore, the equivalent reactance of PIN diode is changed by the switching of PIN diode, and then the antenna is switched between GPS L1 band and BDS L band. It has the advantages of miniaturization, multi-band and reconfiguration.

【技术实现步骤摘要】
基于PIN二极管控制交指耦合短路带可重构圆极化天线
本专利技术涉及一种天线，尤其涉及一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线。技术背景随着卫星导航系统的发展，BDS系统将进入全面部署状态，特别是GPS和BDS系统的应用场景已成为一个热门的研究方向。研究共口径频率可重构的圆极化天线具有重要的实际意义。传统CP贴片天线的特点是低轮廓，重量轻，制造容易。然而，也存在诸如窄带宽，电尺寸大和窄边辐射之类的一些缺点。为了弥补这些不足，为了改善这些性能，许多研究人员进行了大量的研究。例如，为了调整宽带阻抗特性，文献Jeen-SheenRowandShiao-WenWu,“Circularly-PolarizedWideSlotAntennaLoadedWithaParasiticPatch,”IEEETrans.AntennasPropag.,vol.56,pp.2826-2832,2008提出了一种通过加载环槽和寄生贴片设计的圆极化贴片天线。文献HangWong,KwokKanSo,KungBoNg,KwaiManLuk,ChiHouChan,andQuanXue,“VirtuallyShortedPatchAntennaforCircularPolarization,”IEEEAntennasWirlessProparLett.,vol.9,pp.1213-1216,2010提出了一种带有十字槽和邻近耦合馈电的圆极化天线，天线尺寸可以减小约36％，-2dB轴比带宽为0.65％。然而上述的天线在设计完成之后其工作频率不可变，限制了其用途。并且这些天线还存在结构复杂、增益低或AR带宽窄的缺点。
技术实现思路
本专利技术公开了一种小型圆极化天线，利用PIN二极管加载的交指耦合结构达到频率切换，短路针和寄生元件的加载实现了小型化。解决了现有天线中尺寸大、频率不可切换的缺点。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线，包括：介质板，辐射贴片，耦合带，PIN二极管，短路带，辐射贴片，短路针，接地面；所述耦合带与所述辐射贴片形成耦合结构；所述短路带的一端与所述耦合带形成交指耦合结构，所述PIN二极管插入到所述交指耦合结构之间；所述短路带的另一端通过短路针连接到接地面。通过对PIN二极管加电压实现PIN二极管导通，此时PIN二极管等效为电阻；不对PIN二极管上电时，PIN二极管断开，此时PIN二极管等效为加载电容。所述辐射贴片为方形，通过馈电探针馈电。四条耦合带位于辐射贴片外部与方形辐射贴片的两条对角线平行。四对枝节加载，枝节加载位于方形辐射贴片的四个角附近，靠近辐射贴片1的边缘设置。本专利技术的技术方案具有小型化，多波段，可重构的优点。附图说明图1为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线的正视图；图2为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线的侧视图；图3为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在GPS-L1频段的回波损耗；图4为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在BDS-L频段的回波损耗；图5为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在GPS-L1频段的3dBAR带宽；图6为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在BDS-L频段的3dBAR带宽；图7为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在GPS-L1频段的辐射方向图；图8为本专利技术提出的基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线工作在BDS-L频段的辐射方向图。1：辐射贴片；2：耦合带；3：PIN二极管；4：短路带；5：枝节加载；6：馈电探针；7：辐射贴片；8：短路针；9：接地面。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。如图1-2所示，本专利技术的天线的结构包含辐射贴片1，耦合带2，PIN二极管3，短路带4，枝节加载5，馈电探针6，辐射贴片7，短路针8，接地面9。辐射贴片1可以为方形，位于介质板的一个表面，由馈电探针6馈电。四条耦合带2位于方形辐射贴片1外部与方形辐射贴片1的两条对角线平行。PIN二极管3插入到短路带4和耦合带2所形成的交指耦合结构之间。短路带4的终端通过短路针连接到接地面。枝节加载5位于方形辐射贴片1的四个角附近，靠近辐射贴片1的边缘设置。通过对PIN二极管加电压实现PIN二极管导通，此时PIN二极管可等效为电阻，天线工作于GPS-L1频段(1575.42MHz)；不对PIN二极管上电时，PIN二极管断开，此时PIN二极管可等效为加载电容，天线工作于BDS-L(1610MHz-1.6265GHz)频段。因此通过PIN二极管的通断改变了PIN二极管的等效电抗值，继而实现天线在GPS-L1频段和BDS-L频段之间切换。PIN二极管可以使用BAR64-02LRH型号，介质板可以采用FR4材料。交指耦合结构的加载扩大了频率可调范围。还可以通过对辐射贴片角端开槽，加载枝节和短路带加载的方法使得天线小型化。图3-4为本实施例工作在GPS-L1频段(1575.42MHz)和BDS-L频段(1610MHz-1.6265GHz)的回波损耗。仿真和实测结果表明，所提出的天线可以实现两个频率的切换，实测结果也满足性能要求。图5-6示出了本实施例工作在GPS-L1频段和BDS-L频段的3dBAR带宽。从图中可以看出由于CP性能对尺寸变化敏感且处理误差不可避免，所以测量结果有所偏差，但是高频带中的CP性能更好。实验表明，四个矩形缝隙加载和枝节加载可以加大电流路径，有效降低谐振频率，并具有宽频带特性。为了获得更好的圆极化性能，我们可以调整相邻支节长度的比例。在仿真软件上观察两频段的电流旋向可知其为右旋圆极化辐射。图7-8示出了本实施例工作在GPS-L1频段和BDS-L频段的辐射方向图。从图中可以看出每个频段测得的辐射方向图与模拟值吻合得很好。模拟和测量之间的差异可能由于PIN二极管和电容器的阻抗失配导致。本文提出了一种圆极化可重构天线。通过控制PIN二极管的状态，在GPS-L1频带和BDS-L频带之间获得频率切换的性能，具有良好的阻抗匹配性能和较宽带宽。与普通微带贴片天线相比，尺寸减小了52％。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线，包括：介质板，辐射贴片，耦合带，PIN二极管，短路带，辐射贴片，短路针，接地面；所述耦合带与所述辐射贴片形成耦合结构；所述短路带的一端与所述耦合带形成交指耦合结构，所述PIN二极管插入到所述交指耦合结构之间；所述短路带的另一端通过短路针连接到接地面。

【技术特征摘要】
1.一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线，包括：介质板，辐射贴片，耦合带，PIN二极管，短路带，辐射贴片，短路针，接地面；所述耦合带与所述辐射贴片形成耦合结构；所述短路带的一端与所述耦合带形成交指耦合结构，所述PIN二极管插入到所述交指耦合结构之间；所述短路带的另一端通过短路针连接到接地面。2.如权利要求1所述的一种基于PIN二极管控制的交指耦合短路带可重构圆极化天线，其特征在于：通过对PIN二极管加电压实现PIN二极管导通，此时PIN二极管等效为电阻；不对PIN二极管上电时，PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建良，李静静，
申请(专利权)人：苏州市新诚氏通讯电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32