本发明专利技术公开了一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线，属于天线技术领域。本发明专利技术将PIN二极管的位置通过金属化通孔从介质基板的上表面转移至下表面，电容仍焊接在介质基板上表面的辐射贴片上，并未在接地板上开槽，也未对辐射贴片的形状和开槽方式进行较大的变动，其本质仍是PIN二极管工作于介质基板上表面的辐射贴片间隙之间。本发明专利技术的辐射贴片的结构设计无需因PIN二极管的尺寸受到制约，从而提高天线性能。
A Frequency Reconfigurable Microstrip Antenna Based on Ring Radiation Patch
The invention discloses a Frequency Reconfigurable Microstrip Antenna Based on a circular radiation patch, which belongs to the antenna technical field. The invention transfers the position of PIN diode from the upper surface of the dielectric substrate to the lower surface through metallized through holes, and the capacitance is still welded on the radiation patch on the surface of the dielectric substrate, without grooving on the ground plate, and without greatly changing the shape and grooving mode of the radiation patch. The essence of the invention is that the PIN diode works between the radiation patch clearances on the surface of the dielectric substrate. The structure design of the radiation patch of the invention does not need to be restricted by the size of the PIN diode, thereby improving the antenna performance.
【技术实现步骤摘要】
一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线，该天线采用PIN二极管作为可控制器件，可以实现在3个频段上工作。
技术介绍
随着现代通信的飞速发展，通信设备正变得愈发强大和复杂，当需要多个天线同时工作时，此时不仅会造成工作空间的拥挤，其天线相互之间还可能产生干扰，影响到天线性能。而频率可重构天线的应用则可以为上述难题提供应对的方法。频率可重构天线通过加载一个或者多个可控制器件改变天线的结构，使得天线的工作频段在一定范围之内重构，而保持其他性能参数基本不变，使天线具有多频带、超宽带的性能，还能有效避免自身和外界带来的电磁干扰，适应新的环境，确保通信的总体稳定性。加载的可控制器件通常包括PIN二极管、变容二极管、MEMS开关等。当采用PIN二极管作为可控制器件时，二极管可以焊接在介质基板上表面的辐射贴片开槽中，如“一种频率可重构天线的设计，赵旋，邹传云，蒋永，微型机与应用，2015,34(22)”，然而通过此方法在设计辐射贴片的过程中，可能会为适应PIN二极管的尺寸而在牺牲天线性能的前提下对辐射贴片的形状结构做出修改；将PIN二极管接在介质基板下表面的接地板开槽中的方法已经实现，如“小型化频率可重构微带缝隙天线，专利申请号201510260485.2”，但上述方法不仅需要在接地板上开槽并将PIN二极管接在槽中，而且对于接地板的面积设计得很小的天线，则难以将元件全部加载到接地板上。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线，包括介质基板61、位于介质基板61上表面的第一环形辐射贴片1、第二环形辐射贴片2、第三环形辐射贴片3、圆形辐射贴片4、馈线62，和位于介质基板61下表面的接地板60；第一环形辐射贴片1、第二环形辐射贴片2、第三环形辐射贴片3、圆形辐射贴片4由外到内依次放置留有间隙，四者圆心重合且与介质基板61的上表面中心重合；馈线62由第一环形辐射贴片1的底部延伸至介质基板61的下边沿；接地板60的长与介质基板61的宽相同，宽小于馈线62的长度；第一环形辐射贴片1上方沿中心竖轴左右两侧对称设有第一开缝槽33和第二开缝槽34；第二环形辐射贴片2上方和下方沿中心竖轴左右两侧分别对称设置有第三开缝槽35、第四开缝槽36、第七开缝槽39和第八开缝槽40；第三环形辐射贴片3下方沿中心竖轴左右两侧对称设有第五开缝槽37、第六开缝槽38，沿中心竖轴顺时针旋转30°的左下方对称设置有第十一开缝槽43、第十二开缝槽44；圆形辐射贴片4沿中心竖轴顺时针旋转30°的左右两侧对称设置有第九开缝槽41、第十开缝槽42；第一开缝槽33、第二开缝槽34、第三开缝槽35、第四开缝槽36、第七开缝槽39和第八开缝槽40、第五开缝槽37、第六开缝槽38、第十一开缝槽43、第十二开缝槽44的两侧贴片由第一电容5、第二电容6、第三电容7、第四电容8、第七电容11、第八电容12、第五电容9、第六电容10、第十五电容19、第十六电容20连接；第九开缝槽41的两侧贴片之间连接有等间距分布的第十电容14、第十二电容16、第十四电容18，第十开缝槽42的两侧贴片之间连接有等间距分布的第九电容13、第十一电容15、第十三电容17；第一环形辐射贴片1正上方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板61的下表面对应位置设有第一圆形小贴片48和第二圆形小贴片49，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第一金属化通孔21和第二金属化通孔22连接；第二环形辐射贴片2正上方部分和正下方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，四个半圆形小凸起在介质基板61的下表面对应位置设有第三圆形小贴片50、第四圆形小贴片51、第七圆形小贴片54和第八圆形小贴片55，四个凸起和四个圆形小贴片之间分别通过第三金属化通孔23、第四金属化通孔24、第七金属化通孔27、第八金属化通孔28连接；第三环形辐射贴片3正下方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板61的下表面对应位置设有第五圆形小贴片52和第六圆形小贴片53，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第五金属化通孔25、第六金属化通孔26连接；第十一开缝槽43和第十二开缝槽44之间的贴片的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板61的下表面对应位置设有第十圆形小贴片57和第十一圆形小贴片58，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第十一金属化通孔31、第十二金属化通孔32连接；第九开缝槽41和第十开缝槽42之间的贴片的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板61的下表面对应位置设有第九圆形小贴片56和第十圆形小贴片57，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第九金属化通孔29、第十金属化通孔30连接；第一PIN二极管45的正极与第二圆形小贴片49连接，负极与第三圆形小贴片50连接；第二PIN二极管46正极通过第一金属连接线64与第六圆形小贴片53相连，负极通过第二金属连接线65与第七圆形小贴片54相连；第三PIN二极管47正极通过第三金属连接线66与第十圆形小贴片57相连，负极通过第四金属连接线67与第十一圆形小贴片58相连。第一圆形小贴片48、第五圆形小贴片52、第九圆形小贴片56分别通过导线与第一组直流电压源、第二组直流电压源、第三组直流电压源的正极连接，第四圆形小贴片51、第八圆形小贴片55、第十二圆形小贴片59分别通过导线与第一组直流电压源、第二组直流电压源、第三组直流电压源的负极连接，三组直流电压源的负极均通过导线与接地板连接。本专利技术所述天线的激励方式为集总端口激励，集总端口63分别与馈线62和接地板60相连。所述第一至第十六电容5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的电容值均为10μF。所述第一至第三PIN二极管45、46、47的型号均为BAP51-02。通过控制三组直流电压源的通断来分别控制三个PIN二极管45、46、47的通断，使得天线辐射的有效长度发生改变，从而改变天线的谐振频率，开缝槽33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44用来隔离直流电流，电容5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20用来导通交流电流并隔离直流电流。所述基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线当第三PIN二极管导通，第一PIN二极管和第二PIN二极管断开时设为第一工作状态；当第二PIN二极管导通，第一PIN二极管和第三PIN二极管断开时设为第二工作状态。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的频率可重构天线仅将PIN二极管的位置通过金属化通孔从介质基板的上表面转移至下表面，同时电容仍焊接在介质基板上表面的辐射贴片上，并未在接地板上开槽，也未对辐射贴片的形状和开槽方式进行较大的变动，其本质仍是PIN二极管工作于介质基板上表面的辐射贴片间隙之间。这样，辐射贴片的结构设计无需因PIN二极管的尺寸受到制约，从而提高天线性能。(2)本专利技术的可重构天线在每个状态下辐射性能稳定，剖面低、带本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线，其特征在于，包括介质基板(61)、位于介质基板(61)上表面的第一环形辐射贴片(1)、第二环形辐射贴片(2)、第三环形辐射贴片(3)、圆形辐射贴片(4)、馈线(62)，和位于介质基板(61)下表面的接地板(60)；第一环形辐射贴片(1)、第二环形辐射贴片(2)、第三环形辐射贴片(3)、圆形辐射贴片(4)由外到内依次放置留有间隙，四者圆心重合且与介质基板(61)的上表面中心重合；馈线(62)由第一环形辐射贴片(1)的底部延伸至介质基板(61)的下边沿；接地板(60)的长与介质基板(61)的宽相同，宽小于馈线(62)的长度；第一环形辐射贴片(1)上方沿中心竖轴左右两侧对称设有第一开缝槽(33)和第二开缝槽(34)；第二环形辐射贴片(2)上方和下方沿中心竖轴左右两侧分别对称设置有第三开缝槽(35)、第四开缝槽(36)、第七开缝槽(39)和第八开缝槽(40)；第三环形辐射贴片(3)下方沿中心竖轴左右两侧对称设有第五开缝槽(37)、第六开缝槽(38)，沿中心竖轴顺时针旋转30°的左下方对称设置有第十一开缝槽(43)、第十二开缝槽(44)；圆形辐射贴片(4)沿中心竖轴顺时针旋转30°的左右两侧对称设置有第九开缝槽(41)、第十开缝槽(42)；第一开缝槽(33)、第二开缝槽(34)、第三开缝槽(35)、第四开缝槽(36)、第七开缝槽(39)和第八开缝槽(40)、第五开缝槽(37)、第六开缝槽(38)、第十一开缝槽(43)、第十二开缝槽(44)的两侧贴片由第一电容(5)、第二电容(6)、第三电容(7)、第四电容(8)、第七电容(11)、第八电容(12)、第五电容(9)、第六电容(10)、第十五电容(19)、第十六电容(20)连接；第九开缝槽(41)的两侧贴片之间连接有等间距分布的第十电容(14)、第十二电容(16)、第十四电容(18)，第十开缝槽(42)的两侧贴片之间连接有等间距分布的第九电容(13)、第十一电容(15)、第十三电容(17)；第一环形辐射贴片(1)正上方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第一圆形小贴片(48)和第二圆形小贴片(49)，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第一金属化通孔(21)和第二金属化通孔(22)连接；第二环形辐射贴片(2)正上方部分和正下方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，四个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第三圆形小贴片(50)、第四圆形小贴片(51)、第七圆形小贴片(54)和第八圆形小贴片(55)，四个凸起和四个圆形小贴片之间分别通过第三金属化通孔(23)、第四金属化通孔(24)、第七金属化通孔(27)、第八金属化通孔(28)连接；第三环形辐射贴片(3)正下方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第五圆形小贴片(52)和第六圆形小贴片(53)，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第五金属化通孔(25)、第六金属化通孔(26)连接；第十一开缝槽(43)和第十二开缝槽(44)之间的贴片的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第十圆形小贴片(57)和第十一圆形小贴片(58)，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第十一金属化通孔(31)、第十二金属化通孔(32)连接；第九开缝槽(41)和第十开缝槽(42)之间的贴片的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第九圆形小贴片(56)和第十圆形小贴片(57)，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第九金属化通孔(29)、第十金属化通孔(30)连接；第一PIN二极管(45)的正极与第二圆形小贴片(49)连接，负极与第三圆形小贴片(50)连接；第二PIN二极管(46)正极通过第一金属连接线(64)与第六圆形小贴片(53)相连，负极通过第二金属连接线(65)与第七圆形小贴片(54)相连；第三PIN二极管(47)正极通过第三金属连接线(66)与第十圆形小贴片(57)相连，负极通过第四金属连接线(67)与第十一圆形小贴片(58)相连。...
【技术特征摘要】
1.一种基于环形辐射贴片的频率可重构微带天线，其特征在于，包括介质基板(61)、位于介质基板(61)上表面的第一环形辐射贴片(1)、第二环形辐射贴片(2)、第三环形辐射贴片(3)、圆形辐射贴片(4)、馈线(62)，和位于介质基板(61)下表面的接地板(60)；第一环形辐射贴片(1)、第二环形辐射贴片(2)、第三环形辐射贴片(3)、圆形辐射贴片(4)由外到内依次放置留有间隙，四者圆心重合且与介质基板(61)的上表面中心重合；馈线(62)由第一环形辐射贴片(1)的底部延伸至介质基板(61)的下边沿；接地板(60)的长与介质基板(61)的宽相同，宽小于馈线(62)的长度；第一环形辐射贴片(1)上方沿中心竖轴左右两侧对称设有第一开缝槽(33)和第二开缝槽(34)；第二环形辐射贴片(2)上方和下方沿中心竖轴左右两侧分别对称设置有第三开缝槽(35)、第四开缝槽(36)、第七开缝槽(39)和第八开缝槽(40)；第三环形辐射贴片(3)下方沿中心竖轴左右两侧对称设有第五开缝槽(37)、第六开缝槽(38)，沿中心竖轴顺时针旋转30°的左下方对称设置有第十一开缝槽(43)、第十二开缝槽(44)；圆形辐射贴片(4)沿中心竖轴顺时针旋转30°的左右两侧对称设置有第九开缝槽(41)、第十开缝槽(42)；第一开缝槽(33)、第二开缝槽(34)、第三开缝槽(35)、第四开缝槽(36)、第七开缝槽(39)和第八开缝槽(40)、第五开缝槽(37)、第六开缝槽(38)、第十一开缝槽(43)、第十二开缝槽(44)的两侧贴片由第一电容(5)、第二电容(6)、第三电容(7)、第四电容(8)、第七电容(11)、第八电容(12)、第五电容(9)、第六电容(10)、第十五电容(19)、第十六电容(20)连接；第九开缝槽(41)的两侧贴片之间连接有等间距分布的第十电容(14)、第十二电容(16)、第十四电容(18)，第十开缝槽(42)的两侧贴片之间连接有等间距分布的第九电容(13)、第十一电容(15)、第十三电容(17)；第一环形辐射贴片(1)正上方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，两个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第一圆形小贴片(48)和第二圆形小贴片(49)，两个凸起和两个圆形小贴片之间分别通过第一金属化通孔(21)和第二金属化通孔(22)连接；第二环形辐射贴片(2)正上方部分和正下方部分的上下两侧分别设有半圆形小凸起，四个半圆形小凸起在介质基板(61)的下表面对应位置设有第三圆形小贴片(50)、第四圆形小贴片(51)、第七圆形小贴片(54)和第八圆形小贴片(55)，四个凸起和四个圆形小贴片之间分别通过第三金属化通孔(23)、第四金属化通孔(24)、第七金属化通孔(27)、第八金属化通孔(28)连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宣铭，段兆云，汪菲，王新，李肖意，王战亮，巩华荣，宫玉彬，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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