加载变容二极管的方向图扫描贴片天线制造技术

本发明专利技术提供了一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，包括辐射贴片层(1)、半固化片层(2)以及微带线层(3)；所述半固化片层(2)设置在微带线层(3)和辐射贴片层(1)之间。所述辐射贴片层(1)包括贴片(4)、馈电探针(5)、短路探针(6)以及辐射贴片层地板(18)；所述微带线层(3)包括可重构电路、T型阻抗匹配网络以及微带线层地板(19)；本发明专利技术为对称结构，能够用于实现二维方向图扫描；由于辐射贴片的尺寸较小、剖面低，具有对于阵列天线的设计匹配度高的优点；本发明专利技术中辐射贴片、射频微带线都为直流接地，因此整个天线不需要隔直电容，能够有效提高天线的效率。

【技术实现步骤摘要】
加载变容二极管的方向图扫描贴片天线
本专利技术涉及方向图扫描天线，具体地，涉及一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，尤其涉及一种加载变容二极管的方向图主波束和零点扫描贴片天线。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，对天线性能提出了更高的需求，要求天线在不同的角度范围内都具有稳定的工作性能。因此，具备多种工作模式的方向图可重构天线受到了广泛的关注。作为方向图重构天线的一种，方向图扫描天线可以实现在空间内很宽的角度范围的高增益波束或零点覆盖。在MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多入多出)系统中，方向图扫描天线可以提高系统的信道容量；在无线通信系统中，如WIFI、WIMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，全球微波互联接入)等，可以提高传输速度和覆盖范围；在相控阵系统中，可以实现相控阵的大角度扫描，降低扫描到大角度时的增益滚降。此外，天线方向图的零点扫描可以降低相邻系统之间的干扰。方向图重构的实现方式有很多，按照实现原理大致可以分为两类：一是加载短路探针，这类方向图重构天线大多为贴片天线，在贴片与地板之间加载短路探针以产生不同的电流分布，进而实现方向图重构。第二种是加载寄生单元，在主辐射单元周围加载多个寄生单元，通过控制这些寄生单元在反射/传输两种模式之间切换，实现方向图重构。经文献检索，ShaoqiuXiao和ChunrongZheng等人2015年在IEEETransactiononAntennasandPropagation(天线与传播会刊)期刊上发表的文章“Varactor-LoadedPatternReconfigurableArrayforWide-AngleScanningWithLowGainFluctuation(用于广角扫描的变容二极管加载模式的低增益波动可重配置阵列)”提出了一种加载变容二极管的方向图扫描Yagi(八木)天线，虽然这种天线在大角度时有较好的辐射特性，但是这种天线只能进行一维扫描，并且扫描角度范围有限，增益较低，不能进行零点扫描。同时具备方向图波束和零点扫描功能，并且增益高、尺寸较小的方向图扫描天线，不仅可以应用于无线通信系统中，提升系统的信道容量和传输速率，降低不同系统之间的干扰，还可以应用于阵列天线设计，降低大角度扫描时的增益滚降。但在这一领域的专利技术较少，还需要进一步的研究。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线。根据本专利技术提供的一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，包括辐射贴片层、半固化片层以及微带线层；所述半固化片层设置在微带线层和辐射贴片层之间。优选地，所述辐射贴片层包括贴片、馈电探针、短路探针以及辐射贴片层地板；所述贴片设置在辐射贴片层远离半固化片层一侧；所述辐射贴片层地板设置在辐射贴片层靠近半固化片层一侧；馈电探针设置在贴片上，贯穿辐射贴片层和微带线层；短路探针设置在贴片上，贯穿辐射贴片层和微带线层。优选地，所述微带线层包括可重构电路、T型阻抗匹配网络以及微带线层地板；所述可重构电路设置在在微带线层远离半固化片层一侧，通过连接探针与贴片相连，所述连接探针贯穿辐射贴片层和微带线层；所述T型阻抗匹配网络设置在在微带线层远离半固化片层一侧；所述微带线层地板设置在微带线层靠近半固化片层一侧。优选地，所述可重构电路包括第一微带线、第一变容二极管以及第一枝节；所述第一变容二极管设置在第一微带线和第一枝节之间。优选地，所述T型阻抗匹配网络包括第二微带线、第二变容二极管以及第二枝节；所述第二变容二极管和第二枝节并联在第二微带线间。优选地，所述第一枝节为串联开路枝节。优选地，所述T型阻抗匹配网络还包括第三微带线，所述第三微带线为串联开路微带线，第三微带线上设置有偏置线焊盘优选地，所述第二微带线为馈电微带线；第二枝节为并联开路枝节。优选地，所述辐射贴片层还包括第一缝隙，所述第一缝隙为馈电探针与辐射贴片层地板间的缝隙。优选地，所述辐射贴片层还包括第二缝隙，所述第二缝隙为连接探针与辐射贴片层地板间的缝隙。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术为对称结构，能够用于实现二维方向图扫描；2、本专利技术针中辐射贴片和变容二极管位于上下两层，之间由地板隔开，结构上互补影响。并且辐射贴片的尺寸较小、剖面低，具有对于阵列天线的设计匹配度高的优点；3、本专利技术中方向图扫描天线在7.25GHz-7.35GHz频带范围内同时实现了E面的主波束和零点扫描。在7.3GHz，主波束的扫描角度为-46°～53°，零点的扫描角度为-105°～54°。在-30°～30°内，天线增益大于6dBi。在整个扫描范围内，最大增益和3dB波束宽度分别为7.7dBi和102°，最大零点深度为31.46dB，整体性能表现优秀；4、本专利技术中辐射贴片、射频微带线都为直流接地，因此整个天线不需要隔直电容，能够有效提高天线的效率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中辐射贴片层的俯视示意图；图2为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中辐射贴片层的仰视示意图；图3为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中半固化片层的俯视示意图；图4为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中半固化片层的仰视示意图；图5为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中微带线层的俯视示意图；图6为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线中微带线层的仰视示意图；图7为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线的结构剖面示意图；图8为本专利技术提供的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线的等效辐射缝隙示意图；图9为本专利技术优选例工作在状态1-4时的回波损耗示意图；图10为本专利技术优选例工作在状态4-7时的回波损耗示意图；图11为本专利技术优选例工作在状态1-4时E面增益方向示意图；图12为本专利技术优选例工作在状态4-7时E面增益方向示意图；图中示出：辐射贴片层1半固化片层2微带线层3贴片4馈电探针5短路探针6连接探针7第一缝隙8第二缝隙9第一微带线10第一变容二极管11第一枝节12第三微带线13偏置线焊盘14第二微带线15第二变容二极管16第二枝节17辐射贴片层地板18微带线层地板19具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，包括辐射贴片层1、半固化片层2以及微带线层3；所述半固化片层2设置在微带线层3和辐射贴片层1之间。优选地，所述辐射贴片层1包括贴片4、馈电探针5、短路探针6以及辐射贴片层地板18；所述贴片4设置在辐射贴片层1远离半固化片层2一侧；所述辐射贴片层地板18设置在辐射贴片层1靠近半固化片层2一侧；馈电探针5设置在贴片4上，贯穿辐射贴片层1和微带线层3；短路探针6设置在贴片4上，贯穿辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，其特征在于，包括辐射贴片层(1)、半固化片层(2)以及微带线层(3)；所述半固化片层(2)设置在微带线层(3)和辐射贴片层(1)之间。

【技术特征摘要】
1.一种加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，其特征在于，包括辐射贴片层(1)、半固化片层(2)以及微带线层(3)；所述半固化片层(2)设置在微带线层(3)和辐射贴片层(1)之间。2.根据权利要求1所述的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，其特征在于，所述辐射贴片层(1)包括贴片(4)、馈电探针(5)、短路探针(6)以及辐射贴片层地板(18)；所述贴片(4)设置在辐射贴片层(1)远离半固化片层(2)一侧；所述辐射贴片层地板(18)设置在辐射贴片层(1)靠近半固化片层(2)一侧；馈电探针(5)设置在贴片(4)上，贯穿辐射贴片层(1)和微带线层(3)；短路探针(6)设置在贴片(4)上，贯穿辐射贴片层(1)和微带线层(3)。3.根据权利要求2所述的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，其特征在于，所述微带线层(3)包括可重构电路、T型阻抗匹配网络以及微带线层地板(19)；所述可重构电路设置在在微带线层(3)远离半固化片层(2)一侧，通过连接探针(7)与贴片(4)相连，所述连接探针(7)贯穿辐射贴片层(1)和微带线层(3)；所述T型阻抗匹配网络设置在在微带线层(3)远离半固化片层(2)一侧；所述微带线层地板(19)设置在微带线层(3)靠近半固化片层(2)一侧。4.根据权利要求3所述的加载变容二极管的方向图扫描贴片天线，其特征在于，所述可重构电路包括第一微带线(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣洪，丁子恒，耿军平，王堃，周晗，梁玉亮，梁仙灵，朱卫仁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31