一种太赫兹波段方向图可重构天线制造技术

本发明专利技术公开了一种太赫兹波段方向图可重构天线，属于卫星通信技术领域。该天线包括底层的馈电网络、中间层的介质和顶层的天线贴片；馈电网络上设有四个射频开关，四个射频开关和天线贴片上的四个辐射单元一一对应；天线贴片为两个辐射片和四个辐射分支组成的一体式结构；四个辐射分支的端部相连于一点构成X型结构，且四个辐射分支关于其相连的一点中心对称；两个辐射片均连接在X型结构的中心点上，且分别位于X型结构的上、下两侧；辐射分支与其相邻的辐射片之间具有渐变槽结构，且渐变槽从内至外宽度渐增；渐变槽的内端馈电处刻蚀有用于与馈电网络匹配的方形孔。本发明专利技术具有结构简单，设计方便，增益高，前后比高，辐射范围大等特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹波段方向图可重构天线


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，特别涉及一种太赫兹波段方向图可重构天线。

技术介绍

[0002]为了适应不同的部署环境和应用，可重构天线由于其可以在不改变天线整体结构的情况下实现频率重构、方向图重构或极化重构的功能，具有重要的研究价值。而方向图可重构天线由于它可以在多个预定方向上实现辐射波束的切换，从而提高无线通信系统的信噪比和容量，近年来受到越来越多的关注。通过机械、电子或光学原理来实现的控制方式，通常被认为是可重构天线设计的重要解决方案。在已发表的著作中，大多数的可重构天线是采用开关改变辐射单元、开关改变馈电网络和开关改变寄生单元来设计的。对于第一种设计方法，偏置电路通常加载在辐射单元侧面，会导致辐射性能下降。后两种方法则不存在偏置电路对辐射的影响，因为辐射单元和偏置电路是分开的。目前所提出带宽较宽的天线系统往往伴随着辐射增益低，辐射方向前后比低等问题，且往往仅可实现两到三种辐射模式的可重构。不能覆盖整个方位面。例如王秉中等人于2012年提出的方向图可重构天线带宽达到55.7％，但仅有两个辐射模式且不能覆盖全方位面，丁霄等人于2013年提出的方向图可重构天线，虽然相对带宽达到29％，但是仅有三种方向图模式且存在辐射增益小，前后比过大等问题。
[0003]由于大多数方向图可重构天线存在辐射模式数量少，增益低，前后比低或只能改变一维方向等问题，故难以达到在各种射频通信设备应用上的要求。
[0004]同时由于传统PIN开关在太赫兹波段性能会严重恶化，所以不能用作太赫兹波段可重构天线控制开关。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种太赫兹波段方向图可重构天线。该天线具有结构简单，设计方便，增益高，前后比高，辐射范围大等特点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0007]一种太赫兹波段方向图可重构天线，包括底层的馈电网络13、中间层的介质12和顶层的天线贴片11；所述馈电网络上设有四个射频开关，四个射频开关和天线贴片上的四个辐射单元一一对应，用于选择对应的辐射单元进行辐射；
[0008]所述天线贴片为两个辐射片和四个辐射分支组成的一体式结构；四个辐射分支的端部相连于一点构成X型结构，且四个辐射分支关于其相连的一点中心对称；两个辐射片均连接在X型结构的中心点上，且分别位于X型结构的上、下两侧；所述辐射分支与其相邻的辐射片之间具有渐变槽结构，且渐变槽从内至外宽度渐增；所述渐变槽的内端馈电处刻蚀有用于与馈电网络匹配的方形孔；四个辐射分支的相邻侧边均设有周期性的第一锯齿槽；所述辐射片的外边沿具有第二锯齿槽。
[0009]进一步的，所述馈电网络主要由输入端口、输入微带线、阻抗变化器、横向微带线
和末端微带线；所述输入端口与输入微带线的输入端相连接，输入微带线的输出端通过阻抗变化器连接在横向微带线的中间位置；所述横向微带线的两端均一分二并通过射频开关连接对应的末端微带线。
[0010]进一步的，所述末端微带线和射频开关一一对应。
[0011]进一步的，所述阻抗变化器为四分之一波长阻抗变化器。
[0012]进一步的，所述第一锯齿槽和第二锯齿槽均为周期性排布的矩形槽。
[0013]进一步的，所述第一锯齿槽的相邻矩形槽的间距小于第二锯齿槽的相邻矩形槽的间距。
[0014]进一步的，所述射频开关为MEMS悬臂梁开关，其包括位于两端的信号电极、位于中间的驱动电极以及位于电极上方的蟹钳型悬臂梁；两端的信号电极分别连接末端微带线和横向微带线；蟹钳型悬臂梁一端与左端信号电极固定，另一端为可动的悬空结构；蟹钳型悬臂梁的中间部分位于驱动电极的正上方，且两者之间形成平行板电容；当驱动电极未施加电压时，蟹钳型悬臂梁处于初始位置，开关处于断开状态；当驱动电极施加电压时，蟹钳型悬臂梁会在所产生的静电力作用下向下运动，最终蟹钳型悬臂梁的触点金属和信号电极接触，左右信号电极导通，此时开关处于导通状态。
[0015]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0016]a)本专利技术可进行二维方向图变化，通过四种模式的方向图可重构，可以在E面，H面分别改变天线的辐射方向图，总体辐射范围大。
[0017]b)本专利技术的天线增益高，前后比高，在馈电网络实现可重构功能减少对辐射功能的影响，同时前后比高减少了能量的无用损耗。
[0018]c)本专利技术结构简单，制造方便，仅由两层金属层和一层介质层组成，方便制造。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例的结构俯视示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例的天线馈电网络的结构图；
[0021]图3是本专利技术实施例的结构侧视图；
[0022]图4是本专利技术实施例MEMS开关断开状态侧视图；
[0023]图5是本专利技术实施例MEMS开关导通状态侧视图；
[0024]图6是本专利技术实施例MEMS开关俯视图；
[0025]图7是本专利技术实施例的反射系数曲线图；
[0026]图8是方向图可重构天线开关1导通(mode1)在方位面(θ＝90
°
)的扫描波束图；
[0027]图9是方向图可重构天线开关2导通(mode2)在方位面(θ＝90
°
)的扫描波束图；
具体实施方式
[0028]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]一种太赫兹波段方向图可重构天线，包括底层的馈电网络13、中间层的介质12和
顶层的天线贴片11；其特征在于，所述馈电网络上设有四个射频开关，四个射频开关和天线贴片上的四个辐射单元一一对应，用于选择对应的辐射单元进行辐射；
[0031]所述天线贴片为两个辐射片和四个辐射分支组成的一体式结构；四个辐射分支的端部相连于一点构成X型结构，且四个辐射分支关于其相连的一点中心对称；两个辐射片均连接在X型结构的中心点上，且分别位于X型结构的上、下两侧；所述辐射分支与其相邻的辐射片之间具有渐变槽结构，且渐变槽从内至外宽度渐增；所述渐变槽的内端馈电处刻蚀有用于与馈电网络匹配的方形孔；四个辐射分支的相邻侧边均设有周期性的第一锯齿槽；所述辐射片的外边沿具有第二锯齿槽。
[0032]进一步的，所述馈电网络主要由输入端口、输入微带线、阻抗变化器、横向微带线和末端微带线；所述输入端口与输入微带线的输入端相连接，输入微带线的输出端通过阻抗变化器连接在横向微带线的中间位置；所述横向微带线的两端均一分二并通过射频开关连接对应的末端微带线。
[0033]进一步的，所述末端微带线和射频开关一一对应。
[0034]进一步的，所述阻抗变化器为四分之一波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹波段方向图可重构天线，包括底层的馈电网络(13)、中间层的介质(12)和顶层的天线贴片(11)；其特征在于，所述馈电网络上设有四个射频开关，四个射频开关和天线贴片上的四个辐射单元一一对应，用于选择对应的辐射单元进行辐射；所述天线贴片为两个辐射片和四个辐射分支组成的一体式结构；四个辐射分支的端部相连于一点构成X型结构，且四个辐射分支关于其相连的一点中心对称；两个辐射片均连接在X型结构的中心点上，且分别位于X型结构的上、下两侧；所述辐射分支与其相邻的辐射片之间具有渐变槽结构，且渐变槽从内至外宽度渐增；所述渐变槽的内端馈电处刻蚀有用于与馈电网络匹配的方形孔；四个辐射分支的相邻侧边均设有周期性的第一锯齿槽；所述辐射片的外边沿具有第二锯齿槽。2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波段方向图可重构天线，其特征在于，所述馈电网络主要由输入端口、输入微带线、阻抗变化器、横向微带线和末端微带线；所述输入端口与输入微带线的输入端相连接，输入微带线的输出端通过阻抗变化器连接在横向微带线的中间位置；所述横向微带线的两端均一分二并通过射频开关连接对应的末端微带线。3.根据权利要求2所述的一种太赫兹波段方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃柏，王子莱，黄建明，崔岩松，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：