【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，尤其涉及一种新型谐振器结构及方向图可重构天线。
技术介绍
1、近年来，5g 通信技术发展迅速，和 4g 通信相比，具有带宽宽、高速率、低延迟的特点，是实现人机互联以及万物互联的基础。而在一个无线通信系统当中， 天线是一个极为重要的部分，天线的性能会直接影响通信质量。方向图可重构则是提升天线性能的一个重要方式，可以使得电磁能量向着希望的方向辐射，从而提高能量利用率，拓宽天线覆盖范围。室内5g基站采用此种方式提高通信质量。
2、目前，方向可重构天线，按照辐射器的类型可大致分为三类：介质谐振器天线、贴片天线以及单极子/偶极子天线；按照控制方式大致又可分为三类：多端口控制、液体控制以及射频二极管控制。
3、介质谐振器天线，是通过分别激励介质谐振器内的奇对称模式和偶对称模式，分别获得侧射定向波束和锥形全向波束，这两个模式既可以由两个端口独立的激励，形成侧射/锥形波束可重构；也可以通过模式耦合的方式，实现辐射方向图的叠加，进而形成偏转波束。此方法存在的问题：第一：介质块外形尺寸和介电常数均会存在较大加工误差，有可能导致天线出现频偏。第二，由于介质谐振器辐射口径面较小，天线增益较低。第三，介质谐振器内的电场，要沿着z轴方向变化，其剖面不能无限降低。
4、贴片天线，可重构原理和介质谐振器天线基本一致，以圆形贴片天线为例，既存在tm11等奇对称模式，也存在tm02等偶对称模式，可以独立的激励，也可以用模式耦合的方式实现方向图叠加，贴片天线存在的问题是带宽较窄。
5、单极子/偶极子
6、因此，目前的方向图可重构天线，存在工作带宽窄、增益低、剖面高以及加工误差大等问题，因此现有的方向图天线难以满足高性能5g室内基站的性能要求以及不同场景的应用。
7、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种新型谐振器结构及方向图可重构天线，解决了现有技术存在的不足。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种新型谐振器结构，用于实现天线的辐射，它包括金属地板，以及设置在金属地板上表面的顶层pcb基板和设置金属地板下表面的底层pcb基板；
3、在所述顶层pcb基板上印制有呈阵列排布的金属贴片，在相邻的两个金属贴片之间蚀刻有电容缝隙，在顶层pcb基板中心位置设置有耦合探针；在每个耦合探针的周围蚀刻有耦合缝隙，在每个耦合探针外侧设置有调谐探针；
4、在底层pcb基板上印制有微带电感，微带电感的终端与金属地板短路连接。
5、所述电容缝隙包括长条形凹槽，为谐振器结构提供左手电容，拓展辐射面积以及参与辐射。
6、所述调谐探针贯穿顶层pcb基板、金属地板和底层pcb基板，将金属贴片与微带电感电连接，以调整各个谐振模式的谐振频率。
7、所述耦合缝隙包括蚀刻在耦合探针周围的正方形环形槽，通过调节环形槽的宽度和周长，以改善奇对称模式和偶对称模式之间的耦合效果；
8、所述耦合探针贯穿顶层pcb基板、金属地板和底层pcb基板，以实现模式的耦合。
9、所述金属地板、顶层pcb基板和底层pcb基板通过尼龙螺丝固定。
10、一种方向图可重构天线，它包括谐振器，还包括设置在顶层pcb基板和底层pcb基板上的激励馈电单元和控制单元；所述激励馈电单元用于激励起两个方向上的电场，进而激励起谐振器；所述耦合探针贯穿顶层pcb基板、金属地板和底层pcb基板与控制单元电连接，实现模式的耦合。
11、所述激励馈电单元包括蚀刻在金属地板中心的十字型槽，在十字型槽内设置有共面波导，共面波导通过第一转换过孔和第二转换过孔与设置在底层pcb基板上的第一微带馈线和第二微带馈线电连接，用以激励谐振器；
12、在第一微带馈线的一端设置有第一馈电端口，在第二微带馈线的一端设置有第二馈电端口，两个馈电端口作为电磁能量的入口连接天线与外部馈线。
13、所述十字型槽由两条长宽分别相等的长方形槽组成，所述共面波导由第一枝节和第二枝节组成，第一枝节和第二枝节分别设置在两个长方形槽内，所述第一枝节通过第一转换过孔与第一微带馈线电连接，第二枝节通过第二转换过孔与第二微带馈线电连接。
14、所述控制单元包括开关电路，所述开关电路包括设置在底层pcb基板上的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，每个开关的阴极与耦合探针电连接，阳极与微带电容的一端电连接，以控制耦合探针上的电流，从而控制模式耦合。
15、所述控制单元还包括偏置电路，所述偏置电路由偏置电阻、偏置电感和偏置线组成；微带电容的另一端电连接一个偏置电感的一端，该偏置电感的另一端通过偏置线电连接偏置电阻；
16、耦合探针电连接另一个偏置电感的一端，该偏置电感的另一端电连接偏置线。
17、本专利技术具有以下优点：
18、1、谐振器结构实现了天线辐射口径的拓展和增益的提高，谐振器上的电容缝隙也参与辐射，降低了谐振器的品质因数，同时引入了多个高次模，拓展了阻抗带宽，使得方向图，特别是偏转模式下的方向图更加稳定，同时，提出的电磁超材料谐振器，电场沿z轴均匀分布，可实现低剖面。
19、2、整个天线全部由pcb组成，结构形式精简，易于加工、组装、量产，具有低剖面、结构精简、成本低、工作带宽宽、方向图稳定、增益高等优点，适合多种不同的室内5g基站应用。
20、3、控制方式采用了双端口馈电和射频二极管相结合的控制方式，能够以较少的二极管数量获得更多的可重构状态，简化了偏置电路和控制电路。
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1.一种新型谐振器结构，用于实现天线的辐射，其特征在于：它包括金属地板（10），以及设置在金属地板（10）上表面的顶层PCB基板（2）和设置金属地板（10）下表面的底层PCB基板（11）；
2.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述电容缝隙（3）包括长条形凹槽，为谐振器结构提供左右电容，拓展辐射面积以及参与辐射。
3.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述调谐探针（4）贯穿顶层PCB基板（2）、金属地板（10）和底层PCB基板（11）与微带电感（21）电连接，以调整各个谐振模式的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述耦合缝隙（5）包括蚀刻在耦合探针（6）周围的正方形环形槽，通过调节环形槽的宽度和周长，以改善奇对称模式和偶对称模式之间的耦合效果；
5.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述金属地板（10）、顶层PCB基板（2）和底层PCB基板（11）通过尼龙螺丝（9）固定。
6.一种方向图可重构天线，其特征在于：它包括如权利要求1-5中
7.根据权利要求6所述的一种方向图可重构天线，其特征在于：所述激励馈电单元包括蚀刻在金属地板（10）中心的十字型槽（12），在十字型槽（12）内设置有共面波导，共面波导通过第一转换过孔（7）和第二转换过孔（8）与设置在底层PCB基板（11）上的第一微带馈线（15）和第二微带馈线（16）电连接，用以激励谐振器；
8.根据权利要求7所述的一种方向图可重构天线，其特征在于：所述十字型槽（12）由两条长宽分别相等的长方形槽组成，所述共面波导由第一枝节（13）和第二枝节（14）组成，第一枝节（13）和第二枝节（14）分别设置在两个长方形槽内，所述第一枝节（13）通过第一转换过孔（7）与第一微带馈线（15）电连接，第二枝节（14）通过第二转换过孔（8）与第二微带馈线（16）电连接。
9.根据权利要求6所述的一种方向图可重构天线，其特征在于：所述控制单元包括开关电路，所述开关电路包括设置在底层PCB基板（11）上的第一开关（17）、第二开关（18）、第三开关（19）和第四开关（20），每个开关的阴极与耦合探针（6）电连接，阳极与微带电容（22）的一端电连接，以控制耦合探针（6）上的电流，从而控制模式耦合。
10.根据权利要求9所述的一种方向图可重构天线，其特征在于：所述控制单元还包括偏置电路，所述偏置电路由偏置电阻（25）、偏置电感（26）和偏置线（27）组成；微带电容（22）的另一端电连接一个偏置电感（26）的一端，该偏置电感（26）的另一端通过偏置线（27）电连接偏置电阻（25）；
...【技术特征摘要】
1.一种新型谐振器结构，用于实现天线的辐射，其特征在于：它包括金属地板（10），以及设置在金属地板（10）上表面的顶层pcb基板（2）和设置金属地板（10）下表面的底层pcb基板（11）；
2.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述电容缝隙（3）包括长条形凹槽，为谐振器结构提供左右电容，拓展辐射面积以及参与辐射。
3.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述调谐探针（4）贯穿顶层pcb基板（2）、金属地板（10）和底层pcb基板（11）与微带电感（21）电连接，以调整各个谐振模式的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述耦合缝隙（5）包括蚀刻在耦合探针（6）周围的正方形环形槽，通过调节环形槽的宽度和周长，以改善奇对称模式和偶对称模式之间的耦合效果；
5.根据权利要求1所述的一种新型谐振器结构，其特征在于：所述金属地板（10）、顶层pcb基板（2）和底层pcb基板（11）通过尼龙螺丝（9）固定。
6.一种方向图可重构天线，其特征在于：它包括如权利要求1-5中任意所述的一种新型谐振器结构，还包括设置在顶层pcb基板（2）和底层pcb基板（11）上的激励馈电单元和控制单元；所述激励馈电单元用于激励起两个方向上的电场，进而激励起谐振器；所述耦合探针（6）贯穿顶层pcb基板（2）、金属地板（10）和底层pcb基板（11）与控制单元电连接，实现模式的耦合。
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：董元旦，王志波，刘李云，陈卓涵，梁启明，
申请(专利权)人：微网优联科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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