基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线及其应用，贴片天线包括顺次层叠设置的金属地板、介质层和金属贴片，金属贴片通过微动开关连接有至少一个贴片电阻，金属地板通过金属探针与贴片电阻连接。根据需要选用不同阻值的贴片电阻，使贴片天线的增益可调，利用微动开关控制连通的电阻数量，使贴片天线增益可实时分级调控。与传统贴片天线相比，本发明专利技术提供的增益可调贴片天线具有至少6dB的增益调节范围，可根据传感器产品的识别距离需要调节天线识别范围，在相同剖面下，本发明专利技术提供的增益可调贴片天线具有更宽的带宽，工作稳定性更强，特别适用于智能家居产品中人体传感器的天线。中人体传感器的天线。中人体传感器的天线。

【技术实现步骤摘要】
基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线及其应用


[0001]本专利技术属于微波通信
，涉及一种贴片天线及其应用，具体地说涉及一种基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线及其应用。

技术介绍

[0002]近些年来，随着传感器不断向着微型化、数字化和智能化发展，微波雷达逐渐成为一种具有竞争力的小型传感器解决方案，基于微波雷达等传感器的小型化要求，对应用于传感器无线通信系统中的天线的体积、重量、带宽和其他性能的要求越来越高，贴片天线由于具有剖面低、重量轻、易加工、成本低等特点，被广泛应用于微波雷达模组设计当中。目前对微波雷达传感器的主流应用覆盖了手势感应开关、人员检测、人流统计、车辆识别等，所需的识别范围涵盖0.1
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20m，应用环境复杂，且识别距离变化范围非常广。这使得微波雷达传感器需要具备根据应用环境需求实时调节感应距离的能力。
[0003]微波具有较强的穿透力，使得微波雷达传感器发射的多普勒波可能穿透墙壁识别到其它房间或房间外的人员，从而造成误触发的问题，难以控制识别范围，另外，出于对成本和小型化的考虑，微波传感器采常用频段的芯片通常不具有输出功率调节的作用，这就需要传感器的天线具备相应的增益可调的能力。
[0004]但是，目前行业内对增益可调天线的相关研究较少，且相关技术实用性较低，如文献《An Electrically Actuated Liquid
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Metal Gain
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Reconfigurable Antenna》(G.B.Zhang,R.C.Gough,M.R.Moorefield,K.S.Elassy,A.T.Ohta,and W.A.Shiroma,Int.J.Antennas Propag.,2018.)公开了一种通过液体金属在不同外加电压偏置下的等效电长度变化，调节贴片天线匹配，从而实现天线增益可重构的方案；文献《Controlling Gain Enhancement Using aReconfigurable Metasurface Layer》(H.Almizan,Z.A.A.Hassain,T.A.Elwi,and S.M.Al
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Sabti,12th Int.Symp.Adv.Top.Electr.Eng.,ATEE 2021.)公开了一种通过表面阻抗可调的石墨烯材料调节天线增益的方案。上述两种方案虽然实现了增益可重构的效果，但是存在天线结构复杂、体积较大、依赖特种材料、成本高昂的问题，难以满足微波雷达感应器对于小型化、低成本的要求。
[0005]有鉴于此，有必要对现有技术中的贴片天线予以进一步改进。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有增益可调的贴片天线体结构复杂、体积大、依赖特种材料、成本高，从而提出一种结构简单、体积小、成本低廉的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线及其应用。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0008]本专利技术第一方面提供一种基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其包括顺次层叠设置的金属地板、介质层和金属贴片，所述金属贴片通过微动开关连接有至少一个贴片电阻，所述金属地板通过金属探针与所述贴片电阻连接。
[0009]作为优选，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为4个，4个所述贴片电阻分别通过一微动开关连接于所述金属贴片的四角。
[0010]作为优选，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为1个，所述贴片电阻通过一微动开关连接于所述金属贴片一边的中部。
[0011]作为优选，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为2个，2个所述贴片电阻分别通过一微动开关连接于所述金属贴片相对的两边。
[0012]作为优选，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为4个，4个所述贴片电阻分别通过一微动开关连接于所述金属贴片四边的中部。
[0013]作为优选，所述金属贴片的截面图形为圆形或椭圆形，所述贴片电阻为1个，所述贴片电阻通过一微动开关连接于所述金属贴片中心线的位置。
[0014]作为优选，还包括馈电端口，所述馈电端口贯穿所述介质层，一端连接于所述金属地板、另一端连接于所述金属贴片。
[0015]作为优选，所述介质层为空气介质层或介质基板。
[0016]作为优选，所述金属探针连接于所述贴片电阻远离所述金属贴片的一侧；所述贴片电阻的阻值为10
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10000Ω。
[0017]本专利技术第二方面提供一种所述的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线在人体传感器中的应用。
[0018]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0019]本专利技术提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其包括顺次层叠设置的金属地板、介质层和金属贴片，金属贴片通过微动开关连接有至少一个贴片电阻，金属地板通过金属探针与贴片电阻连接。通过设置贴片电阻，且根据需要选用不同阻值的贴片电阻，使贴片天线的增益可调，同时，通过微动开关连接金属贴片和贴片电阻，利用微动开关控制连通的电阻数量，使贴片天线增益可实时分级调控。与传统贴片天线相比，本专利技术提供的增益可调贴片天线具有至少6dB的增益调节范围，进而可根据传感器产品的识别距离需要调节天线识别范围，同时，在相同的剖面下，本专利技术提供的增益可调贴片天线还具有较常规贴片天线更宽的带宽，工作稳定性更强，该贴片天线还具有结构简单、成本低廉、设计自由度高的优势，特别适用于智能家居产品中人体传感器的天线。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0021]图1是本专利技术实施例1提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的截面图；
[0022]图2是本专利技术实施例1提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的俯视图；
[0023]图3是本专利技术实施例2提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的截面图；
[0024]图4是本专利技术实施例3提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的俯视图；
[0025]图5是本专利技术实施例4提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的俯视图；
[0026]图6是本专利技术实施例5提供的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线的俯视图；
[0027]图7是本专利技术实施例1提供的贴片天线未设置微动开关时在不同阻值贴片电阻加载下的仿真与实测E、H面增益图；
[0028]图8是本专利技术实施例1提供的贴片天线未设置微动开关时的实测S11反射系数随频率变化的曲线；
[0029]图9是本专利技术实施例1提供的贴片天线的E面增益随微动开关开启数量变化的曲线图；
[0030]图10是本专利技术实施例1提供的贴片天线的H面增益随微动开关开启数量变化的曲线图。
[0031]图中附图标记表示为：1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其特征在于，包括顺次层叠设置的金属地板、介质层和金属贴片，所述金属贴片通过微动开关连接有至少一个贴片电阻，所述金属地板通过金属探针与所述贴片电阻连接。2.根据权利要求1所述的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其特征在于，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为4个，4个所述贴片电阻分别通过一微动开关连接于所述金属贴片的四角。3.根据权利要求1所述的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其特征在于，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为1个，所述贴片电阻通过一微动开关连接于所述金属贴片一边的中部。4.根据权利要求1所述的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其特征在于，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为2个，2个所述贴片电阻分别通过一微动开关连接于所述金属贴片相对的两边。5.根据权利要求1所述的基于电阻加载且开关可控的增益可调贴片天线，其特征在于，所述金属贴片的截面图形为矩形，所述贴片电阻为4个，4个所述贴片电...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞树炜，张晓，郭晓，翁浩议，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：