一种开关加载的方向图和极化可重构天线及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关加载的方向图和极化可重构天线及其控制方法，旨在克服水平方向上圆极化波束不可重构的技术难点，它包括介质天线、辐射臂和馈电网络，馈电网络包括同轴馈电输入端口、功率分配器、射频开关、巴伦，同轴馈电输入端口、功率分配器、射频开关、巴伦和辐射臂依次连接，通过射频开关控制巴伦馈电电流正反向的切换，以此控制辐射臂的电流方向，从而实现辐射臂馈电相位在0

【技术实现步骤摘要】
一种开关加载的方向图和极化可重构天线及其控制方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是涉及一种开关加载的方向图和极化可重构天线及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着卫星导航通信需求的不断增长，卫星导航技术在各个领域得到了广泛的应用。可重构天线由于其在复杂电磁环境中拥有很大的灵活性而受到越来越多的关注。其中，方向图可重构天线由于其具有多种辐射方向的特性，可以有效的提高信号传播的覆盖能力，已广泛应用于智能汽车、飞机雷达和卫星通信等领域中。而考虑到圆极化天线具有稳定接收任意方向的线极化电磁波、不受法拉第效应的影响、对交叉极化和多径干扰产生抑制的优势，因此将可重构特性与圆极化天线进行结合是有极大的应用价值。
[0003]本专利技术希望通过单天线控制四个辐射臂馈电相位用来实现圆极化波束可重构，这种技术方案可以在保证圆极化旋度不变的情况下实现天线辐射方向的切换以及辐射方向图不变的情况下实现极化可重构，但是该技术存在水平方向上圆极化波束不可重构的技术难点。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的不足及存在的问题，本专利技术提供一种开关加载的方向图和极化可重构天线及其控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一方面，本专利技术公开了一种开关加载的方向图和极化可重构天线，包括介质天线，介质天线上设置有辐射臂和馈电网络；
[0007]所述馈电网络包括同轴馈电输入端口、功率分配器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关和第四射频开关，同轴馈电输入端口连接在介质天线上，同轴馈电输入端口还连接在功率分配器的输入端上，功率分配器包括第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口，第一射频开关连接在第一输出端口上，第二射频开关连接在第二输出端口上，第三射频开关连接在第三输出端口上，第四射频开关连接在第四输出端口上；
[0008]所述辐射臂包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂；
[0009]所述馈电网络还包括第一巴伦和第一馈电输出端口，第一射频开关、第一巴伦、第一馈电输出端口和第一辐射臂依次连接在一起，第一巴伦包括第一左输入端口和第一右输入端口，第一射频开关可连接在第一左输入端口或第一右输入端口上；
[0010]所述馈电网络还包括第二巴伦和第二馈电输出端口，第二射频开关、第二巴伦、第二馈电输出端口和第二辐射臂依次连接在一起，第二巴伦包括第二左输入端口和第二右输入端口，第二射频开关可连接在第二左输入端口或第二右输入端口上；
[0011]所述馈电网络还包括第三巴伦和第三馈电输出端口，第三射频开关、第三巴伦、第三馈电输出端口和第三辐射臂依次连接在一起，第三巴伦包括第三左输入端口和第三右输
入端口，第三射频开关可连接在第三左输入端口或第三右输入端口上；
[0012]所述馈电网络还包括第四巴伦和第四馈电输出端口，第四射频开关、第四巴伦、第四馈电输出端口和第四辐射臂依次连接在一起，第四巴伦包括第四左输入端口和第四右输入端口，第四射频开关可连接在第四左输入端口或第四右输入端口上。
[0013]作为优选，所述第一辐射臂的长度、第二辐射臂的长度、第三辐射臂的长度和第四辐射臂的长度均为Mλ/4，λ为电磁波波长，M取正整数，当M取正整数中的奇数时，第一辐射臂远离第一馈电输出端口的一端、第二辐射臂远离第二馈电输出端口的一端、第三辐射臂远离第三馈电输出端口的一端、第四辐射臂远离第四馈电输出端口的一端均开路，当M为正整数中的偶数时，第一辐射臂远离第一馈电输出端口的一端、第二辐射臂远离第二馈电输出端口的一端、第三辐射臂远离第三馈电输出端口的一端、第四辐射臂远离第四馈电输出端口的一端均短路。
[0014]作为优选，所述功率分配器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线，第一微带线设置在同轴馈电端口和第一射频开关之间，第二微带线设置在同轴馈电端口和第二射频开关之间，第三微带线设置在同轴馈电端口和第三射频开关之间，第四微带线设置在同轴馈电端口和第四射频开关之间，第一微带线的长度、第二微带线的长度、第三微带线的长度和第四微带线的长度均为λ/4，第一微带线的特征阻抗、第二微带线的特征阻抗、第三微带线的特征阻抗和第四微带线的特征阻抗均为100Ω。
[0015]作为优选，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂均匀地设置在介质天线的周向上。
[0016]作为优选，所述第一辐射臂的整体结构、第二辐射臂的整体结构、第三辐射臂的整体结构和第四辐射臂的整体结构均呈螺旋状。
[0017]作为优选，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂采用左手螺旋的方式缠绕在介质天线的周向上。
[0018]作为优选，所述第一辐射臂包括第一上辐射臂和第一下辐射臂，第一馈电输出端口设置在第一上辐射臂和第一下辐射臂之间，第二辐射臂包括第二上辐射臂和第二下辐射臂，第二馈电输出端口设置在第二上辐射臂和第二辐射臂之间，第三辐射臂包括第三上辐射臂和第三下辐射臂，第三馈电输出端口设置在第三上辐射臂和第三辐射臂之间，第四辐射臂包括第四上辐射臂和第四下辐射臂，第四馈电输出端口设置在第四上辐射臂和第四辐射臂之间。
[0019]作为优选，所述介质天线为采用聚四氟乙烯制成的圆棒。
[0020]作为优选，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂采用单面覆铜的FPC铣铜时留下的铜条构成。
[0021]作为优选，所述第一射频开关的型号、第二射频开关的型号、第三射频开关的型号和第四射频开关的型号为BGS12SN6。
[0022]另一方面，本专利技术还公开了一种开关加载的方向图和极化可重构天线的控制方法，基于上述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，通过调节第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关和第四射频开关，实现介质天线在不同辐射方向图上的切换，包括：
[0023]控制第一射频开关连接在第一左输入端口上、第二射频开关连接在第二左输入端口上、第三射频开关连接在第三左输入端口上、第四射频开关连接在第四左输入端口上，则
介质天线工作在第一天线模式下，在第一天线模式下，第一馈电输出端口的馈电相位、第二馈电输出端口的馈电相位、第三馈电输出端口的馈电相位、第四馈电输出端口的馈电相位分别为0
°
、0
°
、0
°
、0
°
；
[0024]控制第一射频开关连接在第一右输入端口上、第二射频开关连接在第二右输入端口上、第三射频开关连接在第三左输入端口上、第四射频开关连接在第四左输入端口上，则介质天线工作在第二天线模式下，在第二天线模式下，第一馈电输出端口的馈电相位、第二馈电输出端口的馈电相位、第三馈电输出端口的馈电相位、第四馈电输出端口的馈电相位分别为0
°
、180
°
、0
°
、180
°
；
[0025]控制第一射频开关连接在第一右输入端口上、第二射频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，包括介质天线，介质天线上设置有辐射臂和馈电网络；所述馈电网络包括同轴馈电输入端口、功率分配器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关和第四射频开关，同轴馈电输入端口连接在介质天线上，同轴馈电输入端口还连接在功率分配器的输入端上，功率分配器包括第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口，第一射频开关连接在第一输出端口上，第二射频开关连接在第二输出端口上，第三射频开关连接在第三输出端口上，第四射频开关连接在第四输出端口上；所述辐射臂包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂；所述馈电网络还包括第一巴伦和第一馈电输出端口，第一射频开关、第一巴伦、第一馈电输出端口和第一辐射臂依次连接在一起，第一巴伦包括第一左输入端口和第一右输入端口，第一射频开关可连接在第一左输入端口或第一右输入端口上；所述馈电网络还包括第二巴伦和第二馈电输出端口，第二射频开关、第二巴伦、第二馈电输出端口和第二辐射臂依次连接在一起，第二巴伦包括第二左输入端口和第二右输入端口，第二射频开关可连接在第二左输入端口或第二右输入端口上；所述馈电网络还包括第三巴伦和第三馈电输出端口，第三射频开关、第三巴伦、第三馈电输出端口和第三辐射臂依次连接在一起，第三巴伦包括第三左输入端口和第三右输入端口，第三射频开关可连接在第三左输入端口或第三右输入端口上；所述馈电网络还包括第四巴伦和第四馈电输出端口，第四射频开关、第四巴伦、第四馈电输出端口和第四辐射臂依次连接在一起，第四巴伦包括第四左输入端口和第四右输入端口，第四射频开关可连接在第四左输入端口或第四右输入端口上。2.根据权利要求1所述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，所述第一辐射臂的长度、第二辐射臂的长度、第三辐射臂的长度和第四辐射臂的长度均为Mλ/4，λ为电磁波波长，M取正整数，当M取正整数中的奇数时，第一辐射臂远离第一馈电输出端口的一端、第二辐射臂远离第二馈电输出端口的一端、第三辐射臂远离第三馈电输出端口的一端、第四辐射臂远离第四馈电输出端口的一端均开路，当M为正整数中的偶数时，第一辐射臂远离第一馈电输出端口的一端、第二辐射臂远离第二馈电输出端口的一端、第三辐射臂远离第三馈电输出端口的一端、第四辐射臂远离第四馈电输出端口的一端均短路。3.根据权利要求2所述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，所述功率分配器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线，第一微带线设置在同轴馈电端口和第一射频开关之间，第二微带线设置在同轴馈电端口和第二射频开关之间，第三微带线设置在同轴馈电端口和第三射频开关之间，第四微带线设置在同轴馈电端口和第四射频开关之间，第一微带线的长度、第二微带线的长度、第三微带线的长度和第四微带线的长度均为λ/4，第一微带线的特征阻抗、第二微带线的特征阻抗、第三微带线的特征阻抗和第四微带线的特征阻抗均为100Ω。4.根据权利要求1所述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，所述第一辐射臂的整体结构、第二辐射臂的整体结构、第三辐射臂的整体结构和第四辐射臂的整体结构均呈螺旋状。5.根据权利要求5所述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂采用左手螺旋的方式缠绕在介质天线
的周向上。6.根据权利要求1所述的一种开关加载的方向图和极化可重构天线，其特征在于，所述第一辐射臂包括第一上辐射臂和第一下辐射臂，第一馈电输出端口设置在第一上辐射臂和第一下辐射臂之间，第二辐射臂包括第二上辐射臂和第二下辐射臂，第二馈电输出端口设置在第二上辐射臂和第二辐射臂之间，第三辐射臂包括第三上辐射臂和第三下辐射臂，第三馈电输出端口设置在第三上辐射臂和第三辐射臂之间，第四辐射臂包括第四上辐射臂和第四下辐射臂，第四馈电输出端口设置在第四上辐射臂和第四辐射臂之间。7.根据权利要求1所述的一种开关加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓东，陈威名，孙文，饶鑫，苏国东，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：