CN101026265B - 高性能频率可重构天线 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有的可重构天线所能达到的性能较差，尤其是每个子带的工作频带窄、中心频率不容易灵活配置的问题，公开了一种结构简单、频带宽的高性能频率可重构天线，它包括基板(6)，基板(6)的表面设有两个顶点相对的蝴蝶结状天线(1)，所述的每片蝴蝶结状天线(1)由三角形金属片(7)和一边与三角形金属片(7)的底边等宽的矩形金属片(8)构成，其特征是在所述的矩形金属片(8)上加工有一无导电体的矩形空格(9)，在三角形金属片(7)的两个斜边(701)与最近的、矩形空格(9)的与三角形金属片(7)的底边相平行的一边(901)之间各至少设有一个通槽(10)，在该通槽(10)的两端各安装有一微波开关(2)。本发明具有结构简单，工艺性好，成本低、可靠性好的优点。

Description

高性能频率可重构天线
技术领域
本发明涉及天线，尤其是一种用于无线通信、雷达和其它有工作频率可重构要求的天线，具体地说是一种高性能频率可重构天线。
背景技术
目前，在无线通信和雷达等系统中，出于减少天线数量和实现设备多功能化等目的，往往要求天线的工作频带覆盖两个或多个频段，而可重构天线被认为是解决这个问题的最佳方案之一。虽然迄今为止，人们设计出了多种频率可重构天线，但总的来看，它们可分成两大类：一类是由开关控制辐射体的物理尺寸来实现频率可重构，其中最为典型的是K.C.Gupta等人在文献“Design of frequency-reconfigurable rectangular slot ring antennas”(IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2000，第326页)中介绍的改变缝隙大小的方法和W.H.Weeden等人在文献“MEMS-switched reconfigurable antennas”(IEEE Antennas andPropagation Society International Symposium 2001，第654页至第657页)中提出的改变微带天线金属贴片面积的方法；另一类是在开关的控制下改变天线的加载阻抗值，从而使其谐振频率可动态地发生变化，如J.T.Aberle等人在文献“Reconfigurable antennas for portable wireless devices”(IEEE Antennas and Propagation Magazine，Vol.45，No.2，2003，第148页至第154页)中介绍的方法。
尽管现有的各种方法能够在一定程度上实现频率可重构，但它们的共同缺点是天线所能达到的性能较差，表现在每个子带的工作频带窄，且中心频率不容易灵活配置，而有些形式的天线因结构过于复杂甚至无法实现。因此如何设计出高性能且结构简单的频率可重构天线是一个仍然有待于解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的可重构天线存在的子带工作频带窄，中心频率不容易灵活配置等问题，发明一种结构简单且宽频带的高性能频率可重构天线。
本发明的技术方案是：
一种高性能频率可重构天线，包括基板6，基板6的表面设有一个蝴蝶结状天线，所述的蝴蝶结状天线由两个顶点相对的金属片1组成，所述的每片金属片1由三角形金属片7和一边与三角形金属片7的底边等宽的矩形金属片8构成，其特征是在所述的矩形金属片8上加工有一无导电体的矩形空格9，在三角形金属片7的两个斜边701与最近的、矩形空格9的与三角形金属片7的底边相平行的一边901之间各至少设有一个通槽10，在该通槽10的两端各安装有一微波开关2。
所述蝴蝶结状天线的两片金属片1的每片的两侧各安装有一个长条形寄生贴片3。
本发明具有以下优点：
本发明首次将超宽带天线、分形结构和可重构技术有机地融合在一起，设计出了具有双频工作特点的新型天线。采用超宽带蝴蝶结状天线可以展宽每个子带的工作频带，采用分形结构或者其改进形式可以充分利用分形天线所固有的多频段工作特点，不仅使频率可重构实现起来更为简单，性能更好，而且可以减少所需开关的数量，简化工艺结构，降低成本，提高天线的可靠性。此外，本发明提供的附加寄生贴片的方法还可以在展宽天线工作频带的同时降低其副瓣电平。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的天线安装使用状态的结构示意图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种高性能频率可重构天线，包括基板6，基板6的表面设有两个顶点相对的金属片1，在每个金属片1的两侧各设有一个长条形金属寄生贴片3，共有四个长条形金属寄生贴片3，如图1所示，所述的每片金属片1由三角形金属片7和一边与三角形金属片7的底边等宽的矩形金属片8构成，在所述的矩形金属片8上加工有一无导电体的矩形空格9，在三角形金属片7的两个斜边701与最近的、矩形空格9的与三角形金属片7的底边相平行的一边901之间各至少设有一个通槽10，在该通槽10的两端各安装有一微波开关2(可采用晶体管开关或微机电开关MEMS加以实现)，通过微波开关2的通断，实现了将原先为一个整体的斜边701及矩形边901工作于整体或分段状态，从而实现频率重构的目的。
图2是本发明的天线的安装使用状态，其中基板6安装在介质填充层11上，馈电网络4则安装在介质填充层11中，在介质填充层11的下部安装有金属反射板5，具体实施时还可利用天线安装平台本身的底部(如机翼、船板、车厢等)作为金属反射板5。同轴电缆经馈电电路4后直接对用于辐射的两个对称金属片1进行馈电。当分布在金属片1上的所有微波开关2闭合时，天线工作在低频段，其中心频率主要取决于蝴蝶结天线1的长度；反之，当分布在金属片1上的所有微波开关2断开时，天线工作在高频段，其中心频率主要取决于金属片1中被微波开关2包含的小贴片长度。因此，通过控制微波开关2的通断就可使天线的工作频带在两个子带间动态地发生变化，实现频率可重构。同理，对金属片1的形状作一下变化，本发明还可以制成工作频带覆盖三个或三个以上频段的频率可重构天线。

Claims (2)

1.一种高性能频率可重构天线，包括基板(6)，基板(6)的表面设有一个蝴蝶结状天线，所述的蝴蝶结状天线由两个顶点相对的金属片(1)组成，所述的每片金属片(1)由三角形金属片(7)和一边与三角形金属片(7)的底边等宽的矩形金属片(8)构成，其特征是在所述的矩形金属片(8)上加工有一无导电体的矩形空格(9)，在三角形金属片(7)的两个斜边(701)与最近的、矩形空格(9)的与三角形金属片(7)的底边相平行的一边(901)之间各至少设有一个通槽(10)，在该通槽(10)的两端各安装有一微波开关(2)。
2.根据权利要求1所述的高性能频率可重构天线，其特征是所述蝴蝶结状天线的两片金属片(1)的每片的两侧各安装有一个长条形寄生贴片(3)。
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