一种方向图可重构的相控阵天线，属于通信技术领域，涉及天线结构。所述相控阵天线至少包括如下线型相控阵：该线型相控阵天线包括介质基片、金属接地板和辐射贴片；辐射贴片由L个激励贴片和L+3个寄生贴片构成，L≥2；每相邻两个激励贴片之间设置一个寄生贴片，左右两侧的两个激励贴片的外侧还设置有两个寄生贴片；每个寄生贴片中间位置开有一条竖缝和四条与竖缝相交的横缝，竖缝中均匀设置有三个连接竖缝两侧寄生贴片的开关。本发明专利技术采用方向图可重构的贴片八木天线单元构成相控阵，通过压缩可重构单元的寄生贴片数量，并使寄生贴片在不同状态下与不同激励贴片进行组合，使整个阵列的尺寸得到了较大程度的缩减，降低了阵列副瓣电平，扩大了波束扫描范围。
【技术实现步骤摘要】
一种方向图可重构的相控阵天线
本专利技术属于通信
，涉及天线结构，尤其是方向图可重构的相控阵天线。技术背景将若干天线排列在空间并相互连接，以产生一个定向的方向图，这种多个辐射元的结构称为天线阵。若再通过改变阵中每个单元天线的激励电流的相位，使其辐射方向图可以在空间扫描，就是相控天线阵。相控天线阵的概念源于1889年，1906年成功布置了首个二元接收阵，在20世纪20年代得到蓬勃发展，至今得到广泛的应用。改变天线的辐射方向图，可以避开噪声源或电子干扰，提高通信质量及安全性，并且可以将信号对准需要进行通信的用户而节约能量。所以，在无线通信、卫星通信和雷达等领域，方向图可重构天线有很大的应用空间。由可重构天线构成的相控阵，和普通单元构成的相控阵相比，具有扫描范围更宽，增益更大，主瓣波束宽度更集中等优点。天线阵列有多种几何结构，其中最简单的就是直线阵，就是其阵元中心沿着一条直线放置。此外还有平面阵，其中最流行的就是矩形阵，其阵元中心处于一个矩形面内。另外还有一类天线阵刚开始发展，这就是共形阵，其阵元与非平面表面共形。本专利提出的阵列结构方案，可以应用于线性阵和普通平面阵，还可以应用于共形阵。可重构天线的概念最早是在1983年的专利“Frequency-Agile，Polarization Diverse Microstrip Antennas and Frequency Scanned Arrays，，中提出。1999 年在美国国防部高级研究计划局(DARPA)制定名为 “Reconfigurable Aperture Program(RECAP) ” 的计划后，许多研究机构对可重构天线进行了研究，取得了一系列的研究成果。目前可重构天线已经成为天线领域一个非常热门的研究方向，并在通信、雷达等许多方面获得了应用。可重构天线按照其重构的天线特征可以分为三类频率可重构天线、方向图可重构天线和频率与方向图同时可重构天线。通过改变天线的结构可以使天线在工作频率、辐射方向图或者极化方式等多个参数中的一种或者多种发生改变，从而使一个天线能实现多种天线功能。将相控天线阵与可重构天线结合起来，就是阵元由可重构天线组成的相控天线阵，相比于普通的相控阵和单个的可重构天线来说，有着波束扫描范围更宽，增益更大等诸多优点。在近几年来，这种结构形式的天线阵列才得到研究，如Jen-Chieh Wu, Chia-Chan Chang 等人的文章"Sidelobe level reduction in wide-angle scanning array system using pattern-reconfigurable antennas", ^^^ RjM7ΠI^JStJ^ 性等间距阵列与单个天线单元作了比较，并分析了相控阵在不同模式下旁瓣电平的大小。 Yan-Ying Bai, Shaoqiu Xiao 等人在"Wide-angle scanning phased array with pattern reconfigurable elements"中提出了一种不等间距的线性阵列，同样可以实现大范围的波束扫描，并且可以有效的降低旁瓣电平。现有技术文献 “Xue-Song Yang，Bing-Zhong Wang, Weixia Wu, and Shaoqiu Xiao，“Yagi Patch Antenna With Dual-Band and Pattern ReconfigurableCharacteristics, "IEEE Antennas and Wireless Propagation letters,2007,vol. 6. 出了一种方向图可重构天线，如图1所示，整个天线由五个矩形贴片组成，正中间尺寸稍大的贴片为激励元，两侧的四个尺寸稍小的矩形贴片作为寄生元。每个寄生元上开有槽缝，槽中安装三个开关，通过控制安装在槽中开关的状态，可以令寄生贴片作引向器或者反射器。 当寄生贴片上槽缝正中间的开关断开，而另外两个开关闭合时，寄生贴片作引向器；而当寄生贴片上的三个开关都断开时，寄生贴片作反射器。当激励单元某一侧的两个贴片状态都为引向器，而另一侧靠近激励元的贴片为反射器，就可以让辐射方向图向引向器方向偏转。 反射器外面的寄生贴片状态对方向图的影响不明显。这样一种能实现辐射方向图波束方向改变的天线就是一种可重构微带贴片八木天线。现有技术文献Jen-Chiehffu, Chia-Chan Chang，Ting-Yueh Chin, Shao-Yu Huang, and Sheng-Fuh Chang, "Sidelobe level reduction in wide-angle scanning array system using pattern-reconfigurable antennas, '^Microwave Symposium Digest (MTT), 2010 IEEE MTT-S International, 2010, pp :1274-1277.提出了一种方向图可重构相控阵天线，其结构如图2所示，整个阵列由四个相同的阵元组成，通过微带馈电，阵元是可重构的单极子天线。对于天线阵列的阵元，是由一个作为激励元的单极子和通过开关与地板连接的两个微带构成，微带同距离安装在激励单极子的两侧，作为寄生元。当开关断开时，寄生微带作为引向器D，当开关闭合时，寄生微带作为发射器R。所以这个可重构天线共有三种模式，分别为RD(波束指向右侧)，DD(波束指向上方)和DR(波束指向左侧)。当所有阵元同处于一种工作模式时，再调节激励贴片的激励电流，整个阵列的波束指向可以覆盖一定的范围。在这三种工作模式下，天线阵列的波束方向图就可以覆盖上半空间极大的范围。该相控阵天线增益较低；各个阵列单元有各自不同的地板，单元间距不能太近，结构不够紧凑。
技术实现思路
本专利技术提供一种方向图可重构的相控阵天线结构，该相控阵天线结构采用方向图可重构八木微带天线为阵元，通过对可重构八木微带天线阵列的中间单元寄生贴片数量进行缩减，使其构成相控阵时，单元尺寸更小，阵列性能更优。对于两个激励贴片之间的寄生贴片，其在不同的模式下，与不同的激励贴片一起构成阵列单元，从而提高了寄生贴片的利用率，减小了阵列尺寸，并同时提高了阵列性能。本专利技术可以应用于无线通信、卫星通信、雷达探测等方面，如应用于飞行器、舰船、车载装置上，以及无线通信的固定或移动终端设备上。本专利技术技术方案如下一种方向图可重构的相控阵天线，如图3所示，至少包括如下一个线型相控阵天线。所述线型相控阵天线包括介质基片、金属接地板和辐射贴片。介质基片为矩形介质基片，金属接地板覆盖整个介质基片背面；辐射贴片位于介质基片正面，由L个激励贴片和 L+3个寄生贴片构成，L >2。激励贴片呈均勻分布，每相邻两个激励贴片之间设置一个寄生贴片，左右两侧的两个激励贴片的外侧还设置有两个寄生贴片。所有激励贴片的形状为矩形、大小一致；所有寄生贴片的形状为矩形、大小一致；激励贴片的尺寸大于寄生贴片的尺寸。每个寄生贴片中间位置开有一条竖缝和四条与竖缝相交的横缝，竖缝中均勻设置有三个连接竖缝两侧寄生贴片的开关，每个开关位于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪松，张建，王秉中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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