CN102610907B - 一种可重构天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可重构天线，包括第一基片和第二基片，第二基片设置在第一基片的上方，第二基片与第一基片之间的距离为5mm～10mm，第一基片的底面覆铜，第一基片的正面设置有第一馈电网络，第二基片的底面设置有第二馈电网络，第一馈电网络与第二馈电网络相互耦合，第二基片的正面设置有辐射模块，第二馈电网络与辐射模块连接，优点是不仅可以实现线极化和圆极化之间的重构，而且还可以实现±45°的垂直极化间的重构，通过改变馈电网络的相位，可实现方向图的自适应重构，另外，通过顶点处射频开关可实现天线阵和领结天线结构间的变换，以实现频率重构。综合而言，通过馈电网络，本发明天线可以实现极化、方向图和频率三项参数的重构。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其是涉及一种可重构天线。
背景技术
随着无线通信系统的快速发展，系统对天线的要求也越来越高，一方面是天线要求工作于多个频段，另一方面要求减少天线的数量和体积，特别是对于终端，由于移动性和小型化等要求，天线必须工作于多模，在多频难以实现的情况下，就必须研究天线的频率可重构技术。
天线的极化是指发射天线辐射时，其最大辐射方向上，随着时间变化，电场矢量在空间走过的轨迹。天线的极化有线极化、圆极化和椭圆极化，如果接收天线的极化和来波的极化不同，则会出现极化失配，影响接收质量。在无线通信系统中，如果发射波或者传输环境的改变，有可能改变电磁波的极化，也就需要接收天线的极化改变，以获得好的接收效果，所以极化可重构天线对多极化通信系统尤为重要。
天线方向图是在特定频率点，用图形表示的天线远区辐射场，也表示天线发射和接收信号的区域，如果发射的电磁波没有在接收辐射方向图之内，则就接收不到信号，当前的MIMO等系统属于多输入多输出系统，很多时候就需要方向图的分集接收，也就是需要特定条件下的天线方向图可重构。
软件无线电和认知无线电技术通过感知当前网络的状况，实现自我配置来响应和动态自适应操作和环境的改变，以充分利用频谱资源。作为无线通信的一个新的里程碑，当认知无线电和MIMO技术结合，则可进一步提高系统性能和频率利用率，但同时也直接面对多天线布置、频率复用和波束成型等问题，可重构天线特性则能很好的解决认知MIMO技术所面对的诸多问题。
随着新技术和新理论的不断提出，天线设计也获得了长足的发展，特别是微带天线技术、曲流技术、PIFA技术和不同馈电网络的应用，使天线的小型化和可重构得以实现，且性能不断提高。通过天线结构和馈电网络等方面的进一步优化可以很好获得频率、方向图和极化等重构特性。
目前的可重构天线都是只能单一的实现频率、方向图或极化等单一天线参数的重构，难以满足后续无线通信系统所用认知无线电等技术的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可满足频率、方向图和极化三方面的可重构天线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可重构天线，包括第一基片和第二基片，所述的第二基片设置在第一基片的上方，所述的第二基片与第一基片之间的距离为5mm～10mm，所述的第一基片的底部覆铜，所述的第一基片的正面设置有第一馈电网络，所述的第二基片的底面设置有第二馈电网络，所述的第一馈电网络与天线辐射单元通过耦合工作，所述的第二基片的正面设置有辐射模块，所述的第二馈电网络与所述的辐射模块通过直接连接进行馈电，其特征在于所述的辐射模块包括四个辐射贴片单元，所述的辐射贴片单元为等腰三角形铜片，四个等腰三角形铜片匀称设置在第二基片上，四个等腰三角形铜片的顶角同时朝向第二基片的中心，所述的第二馈电网络包括四根相互独立的条状铜片，等腰三角形铜片的顶角通过设置在第二基片中的沉铜过孔与条状铜片的一端连接，条状铜片的另一端延伸至第二基片的边缘，靠近沉铜过孔的条状铜片上设置有第一射频开关。
所述的第一馈电网络包括四个馈电单元，所述的馈电单元包括L形微带线和直线形微带线，直线形微带线的馈电端设置有第二射频开关，L形微带线的横部与直线形微带线连接，所述的L形微带线上设置有第三射频开关。
所述的辐射贴片单元为等腰三角形覆铜贴片。
与现有技术相比，本发明的优点在于不仅可以实现线极化和圆极化之间的重构，而且还可以实现±45°的垂直极化间的重构。当第一射频开关断开时，第二馈电网络不工作，如果第二射频开关和第三射频开关都闭合时，第一馈电网络给辐射贴片进行耦合馈电，由于L型微带线和直线型微带线在辐射贴片上激起的电流正交，且相位相差90o，所以辐射单元上辐射的电磁波是圆极化波，四个辐射单元共同组成一个圆极化天线阵。如果把L型微带线上的第三射频开关断开，也就是说仅第二射频开关闭合时，天线的馈电网络只有直线型微带线通过耦合给辐射单元馈电，所以天线工作于线极化。另外，如果同时断开第二射频开关和第三射频开关，第一射频开关闭合，则第一馈电网络终止工作，天线的馈电由第二馈电网络实现，也就是由原来的耦合馈电，变成此时的直接馈电，天线的结构类型由原来的三角形天线阵转变成互相垂直的两个领结天线，所以天线的极化也就变换成了±45°的垂直极化。
天线辐射单元上由馈电网络激励起的电流路径的长度直接决定着天线的工作频率，在通过改变射频开关实现天线由三角形天线阵到互相垂直的领结天线的转变过程中，由于天线的电流路径长度发生了变化，所以天线的工作频率也就实现了重构。当然，这时天线的辐射方向图也同时实现了重构。另外，在第二馈电网络不工作，仅仅第一馈电网络工作时（线极化或圆极化情况下），通过改变馈电网络的相位，能够更好的实现方向图的自适应重构。综合而言，通过馈电网络，本发明天线可以实现极化、方向图和频率三项参数的重构。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明第一基片正面结构图；
图3为本发明第一基片底面结构图；
图4为本发明第二基片正面结构图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种可重构天线，包括第一基片1和第二基片2，第二基片2设置在第一基片1的上方，第二基片2与第一基片1之间的距离为5mm或7mm或10mm，第一基片1的底面覆铜，第一基片1的正面设置有第一馈电网络3，第二基片2的底面设置有第二馈电网络4，第一馈电网络3与第二馈电网络4相互耦合，第二基片2的正面设置有辐射模块5，第二馈电网络4与辐射模块5连接，辐射模块5包括四个辐射贴片单元51，辐射贴片单元51为等腰三角形铜片，四个等腰三角形铜片匀称设置在第二基片2上，四个等腰三角形铜片的顶角511同时朝向第二基片2的中心，第二馈电网络4包括四根相互独立的条状铜片41，等腰三角形铜片的顶角511通过设置在第二基片2中的沉铜过孔与条状铜片41的一端连接，条状铜片41的另一端延伸至第二基片2的边缘，靠近沉铜过孔的条状铜片41上设置有第一射频开关42。
第一馈电网络3包括四个馈电单元31，馈电单元31包括L形微带线311和直线形微带线312，直线形微带线312的馈电端设置有第二射频开关32，L形微带线311的横部与直线形微带线312连接，L形微带线311上设置有第三射频开关33。
辐射贴片单元51为等边三角形铜片。
Claims (2)
1.一种可重构天线，包括第一基片和第二基片，所述的第二基片设置在第一基片的上方，所述的第二基片与第一基片之间的距离为5mm～10mm，所述的第一基片的底面覆铜，所述的第一基片的正面设置有第一馈电网络，所述的第二基片的底面设置有第二馈电网络，所述的第一馈电网络与第二馈电网络相互耦合，所述的第二基片的正面设置有辐射模块，所述的第二馈电网络与所述的辐射模块连接，其特征在于所述的辐射模块包括四个辐射贴片单元，所述的辐射贴片单元为等腰三角形铜片，四个等腰三角形铜片匀称设置在第二基片上，四个等腰三角形铜片的顶角同时朝向第二基片的中心，所述的第二馈电网络包括四根相互独立的条状铜片，等腰三角形铜片的顶角通过设置在第二基片中的沉铜过孔与条状铜片的一端连接，条状铜片的另一端延伸至第二基片的边缘，靠近沉铜过孔的条状铜片上设置有第一射频开关，所述的第一馈电网络包括四个馈电单元，所述的馈电单元包括L形微带线和直线形微带线，直线形微带线的馈电端设置有第二射频开关，L形微带线的横部与直线形微带线连接，所述的L形微带线上设置有第三射频开关。
2.根据权利要求1所述的一种可重构天线，其特征在于所述的辐射贴片单元为等边三角形铜片。
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