方向图可重构天线及通信设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种方向图可重构天线及通信设备，所述天线包括介质基板、第一辐射贴片、第二辐射贴片和馈电探针；第一辐射贴片设置在介质基板上表面，包括两个阶梯阻抗谐振器贴片和第一偶极子单元，两个阶梯阻抗谐振器贴片对称分布在介质基板上表面的两侧，均加载有开关；第二辐射贴片设置在介质基板下表面，包括第二偶极子单元，第二偶极子单元在介质基板上表面的投影与第一偶极子单元对称；馈电探针的两端分别与第一偶极子单元、第二偶极子单元连接；所述通信设备包括上述的天线。本实用新型专利技术天线具有在H面全向和定向的切换功能以及在E面方向切换功能，且具有结构简单、方向图前后比较高、定向性较好、可重构带宽较宽、成本低和易加工等优点。

【技术实现步骤摘要】
方向图可重构天线及通信设备
本技术涉及一种天线，尤其是一种方向图可重构天线及通信设备，属于天线

技术介绍
由于可用的空间资源和频谱资源是有限的，随着通信技术的发展，近年来不断涌现出各类无线电技术与应用，使得原本就珍贵的频谱资源变得越来越紧缺，可是人们对频谱的需求在日益增长，所以大容量，多功能，小型化已经是天线发展的重要方向了。可重构天线作为一种新型天线，与传统的只能实现单一固定性能模式的天线相比，它具有多功能和易实现分集应用等优势。方向图的可重构特性可以使信号对准目标用户，从而避开干扰源以抑制信号干扰，节约系统能量，提高通信系统的安全性和保密性，因此方向图可重构有很高的研究价值和广泛的应用前景。目前大部分方向图可重构都是利用在天线中引入PIN二极管或MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微电子机械系统)等射频开关，通过此方法来控制天线上分布的电流从而实现方向图可重构。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述现有技术的不足之处，提供一种方向图可重构天线，该天线具有在H面全向和定向的切换功能以及在E面方向切换功能，在此基础上还具有结构简单、方向图前后比较高、定向性较好、可重构带宽较宽、成本低和易加工等优点，可以很好地应用于2.4GWIFI频段、无线通信、军民用雷达、智能武器制导领域。本技术的另一目的在于提供一种通信设备。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：方向图可重构天线，包括介质基板、第一辐射贴片、第二辐射贴片和馈电探针；所述第一辐射贴片设置在介质基板上表面，包括两个阶梯阻抗谐振器贴片和第一偶极子单元，两个阶梯阻抗谐振器贴片对称分布在介质基板上表面的两侧，均加载有开关；所述第二辐射贴片设置在介质基板下表面，包括第二偶极子单元，第二偶极子单元在介质基板上表面的投影与第一偶极子单元对称；所述馈电探针的两端分别与第一偶极子单元、第二偶极子单元连接。进一步的，所述介质基板的截面形状为矩形，介质基板的尺寸为60mm×52mm×0.8mm。进一步的，所述介质基板采用FR4介质板材，相对介电常数为3.8，损耗角正切值为0.02。进一步的，每个阶梯阻抗谐振器贴片包括三条依次连接的微带线，每两条相邻的微带线之间加载有一个开关。进一步的，所述开关为射频二极管开关。进一步的，每个阶梯阻抗谐振器贴片的三条微带线中，两边微带线的尺寸相同，两边微带线的长度均小于中间微带线的长度，且两边微带线的宽度均大于中间微带线的宽度。进一步的，每个阶梯阻抗谐振器贴片的三条微带线中，两边微带线的长度均为0.1λ0～0.12λ0，中间微带线的长度为0.13λ0～0.15λ0，其中λ0为天线中心频率所对应自由空间的波长。进一步的，所述第一偶极子单元和第二偶极子单元均呈矩形条状。进一步地，所述第一偶极子单元和第二偶极子单元的长度均为0.16λ0～0.18λ0。进一步的，所述第一辐射贴片还包括两个环形枝节和两个L形枝节，两个环形枝节和两个L形枝节分别与第一偶极子单元连接；所述第二辐射贴片还包括两个环形枝节和两个L形枝节，两个环形枝节和两个L形枝节分别与第二偶极子单元连接。进一步的，所述第一辐射贴片的两个环形枝节和第二辐射贴片的两个环形枝节的长度均为6mm～10mm。进一步地，所述第一辐射贴片的两个环形枝节和第二辐射贴片的两个环形枝节均呈矩形环状。进一步的，所述第一辐射贴片的两个L形枝节和第二辐射贴片的两个L形枝节的长度均为0.16λ0～0.18λ0，其中λ0为天线中心频率所对应自由空间的波长。进一步的，所述介质基板上设有过孔，所述过孔可使馈电探针穿过。进一步的，所述馈电探针采用同轴线，同轴线第一端的外表面与第一偶极子单元连接，同轴线第二端的内芯穿过介质基板与第二偶极子单元连接。进一步的，所述同轴线的特征阻抗为50Ω，同轴线内芯的半径为0.35mm。本技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：通信设备，包括上述的方向图可重构天线。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术天线在介质基板上表面设置两个阶梯阻抗谐振器(Stepped-Impedance-Resonators，SIR)贴片和一个偶极子单元，以及在介质基板下表面设置一个偶极子，通过两个偶极子单元与两个阶梯阻抗谐振器贴片结合的方式可以实现方向图的重构，并且两个阶梯阻抗谐振器贴片均加载有开关，通过控制开关的导通与断开，可同时在H面进行定向和全向的切换，在E面进行方向的切换，即可以对H面和E面的方向图进行重构，区别于其他类型天线，用阶梯阻抗谐振器来作为反射器，相较其它类型的天线，具有结构简单，易于制作，尺寸小的优点。2、本技术天线通过在介质基板上、下表面各加载两个环形枝节和两个L形枝节，能够有效地提高天线的前后比，前后比最高可达到25dB，可重构带宽达到15％。3、本技术天线的介质基板采用FR4介质板，在介质材料的选择方面可以降低很大的成本。附图说明图1为本技术实施例1的方向图可重构天线的透视结构图。图2为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式一时的反射系数仿真图。图3为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式一时在E面辐射场方向图。图4为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式一时在H面辐射场方向图。图5为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式二时的反射系数仿真图；图6为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式二时在E面辐射场方向图；图7为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式二时在H面辐射场方向图；图8为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式三时的反射系数仿真图；图9为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式三时在E面辐射场方向图；图10为本技术实施例1的方向图可重构天线处于模式三时在H面辐射场方向图；图11为本技术实施例1的方向图可重构天线前后比随频率的变化。其中，1-介质基板，2-馈电探针，3-第一阶梯阻抗谐振器贴片，301-第一微带线，302-第二微带线，303-第三微带线，304-第一开关，305-第二开关，4-第二阶梯阻抗谐振器贴片，401-第四微带线，402-第五微带线，403-第六微带线，404-第三开关，405-第四开关，5-第一偶极子单元，6-第二偶极子单元，7-第一环形枝节，8-第二环形枝节，9-第一L形枝节，10-第二L形枝节，11-第三环形枝节，12-第四环形枝节，13-第三L形枝节，14-第四L形枝节。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种方向图可重构天线，该天线包括介质基板1、第一辐射贴片、第二辐射贴片和馈电探针2，第一辐射贴片设置在介质基板1上表面(正面)，具体蚀刻在介质基板1上表面，第二辐射贴片设置在介质基板下表面(背面)，具体蚀刻在介质基板2下表面，馈电探针2的两端分别与第一辐射贴片、第二辐射贴片连接。所述介质基板1的截面形状为矩形，截面的长度为60mm，宽度为52mm，高度为0.8mm，也就是说其整体尺寸为60mm×52mm×0.8mm，介质基板1上设有过孔(金属过孔)，可使馈电探针2穿过。进一步地，介质基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.方向图可重构天线，其特征在于：包括介质基板、第一辐射贴片、第二辐射贴片和馈电探针；所述第一辐射贴片设置在介质基板上表面，包括两个阶梯阻抗谐振器贴片和第一偶极子单元，两个阶梯阻抗谐振器贴片对称分布在介质基板上表面的两侧，均加载有开关；所述第二辐射贴片设置在介质基板下表面，包括第二偶极子单元，第二偶极子单元在介质基板上表面的投影与第一偶极子单元对称；所述馈电探针的两端分别与第一偶极子单元、第二偶极子单元连接。

【技术特征摘要】
1.方向图可重构天线，其特征在于：包括介质基板、第一辐射贴片、第二辐射贴片和馈电探针；所述第一辐射贴片设置在介质基板上表面，包括两个阶梯阻抗谐振器贴片和第一偶极子单元，两个阶梯阻抗谐振器贴片对称分布在介质基板上表面的两侧，均加载有开关；所述第二辐射贴片设置在介质基板下表面，包括第二偶极子单元，第二偶极子单元在介质基板上表面的投影与第一偶极子单元对称；所述馈电探针的两端分别与第一偶极子单元、第二偶极子单元连接。2.根据权利要求1所述的方向图可重构天线，其特征在于：每个阶梯阻抗谐振器贴片包括三条依次连接的微带线，每两条相邻的微带线之间加载有一个开关。3.根据权利要求2所述的方向图可重构天线，其特征在于：每个阶梯阻抗谐振器贴片的三条微带线中，两边微带线的尺寸相同，两边微带线的长度均小于中间微带线的长度，且两边微带线的宽度均大于中间微带线的宽度。4.根据权利要求3所述的方向图可重构天线，其特征在于：每个阶梯阻抗谐振器贴片的三条微带线中，两边微带线的长度均为0.1λ0～0.12λ0，中间微带线的长度为0.13λ0～0.15λ0，其中λ0为天线中心频率所对应自由空间的波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔永丹，杜诗敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44