CN106299629A - 一种极化捷变微带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极化捷变微带天线，涉及微带天线领域，包括双极化微带天线、移相功分网络、第一馈电网络和第二馈电网络，移相功分网络内设有逻辑控制单元，移相功分网络通过逻辑控制单元电调控制将移相功分网络上设有的输入端口输入的射频信号分成幅度相等、相位分别相差‑90°、0°、90°和180°的信号，移相功分网络的两路信号输出至移相功分网络上设有的输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，输出端口Ⅰ连接有第一馈电网络，输出端口Ⅱ连接有第二馈电网络，第一馈电网络和第二馈电网络分别连接有双极化微带天线上设有的输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ，本发明的有益效果为提供一种结构简单、使用方便、可以实现任意极化捷变的宽带微带天线。

Description

一种极化捷变微带天线
技术领域
本发明涉及微带天线领域，特别涉及一种极化捷变微带天线。
背景技术
随着无线设备用户的不断增加，传输速率的不断提高，有限的频谱资源已显得日益紧张。而利用极化信息可以在不增加占用频谱资源的基础上，通信容量得到很大地提高。因此，近年来关于极化信息的应用已得到了广泛的研究。特别是在卫星通信、雷达极化测量、电子侦探和电子对抗等许多实际应用中往往希望天线具有极化捷变的功能，也就是通过机械或者电子控制的方式控制某一变量，从而控制天线的不同极化状态。文献[1]报道了通过在贴片单元的适当位置加上或者去掉短路探针实现极化捷变，但这种通过机械控制来实现极化捷变的方法存在使用不方便，天线使用寿命短的缺点。文献[2]报道了一种具有极化捷变功能的天线，它利用一个双边馈的方形贴片天线与一个有源分支电桥相集成，通过改变每个双栅场效应管的直流偏压，实现极化捷变。文献[3]则在方形贴片单元的中心线上加载变容二极管实现极化捷变。文献[4]提出了一种新颖的极化捷变放大器型有源微带天线阵列，只要在馈电电路端电控单一有源电路就能实现整个微带阵列的极化捷变和信号放大。但是目前公开报道的极化捷变微带天线仅能实现两个极化之间的变化，并且可工作带宽很窄。而可以实现任意极化(水平极化、垂直极化、左旋圆极化和右旋圆极化)捷变的宽带微带天线到目前还未见报道，本发明正是以此为目标设计一款结构简单、使用方便、可以实现任意极化捷变的宽带微带天线。
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发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种极化捷变微带天线，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种极化捷变微带天线，包括双极化微带天线、移相功分网络、第一馈电网络和第二馈电网络，所述移相功分网络内设有逻辑控制单元，移相功分网络通过逻辑控制单元电调控制将移相功分网络上设有的输入端口输入的射频信号分成幅度相等、相位分别相差-90°、0°、90°和180°的信号，移相功分网络上还设有输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，移相功分网络的两路信号输出至输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，所述输出端口Ⅰ连接有所述第一馈电网络，所述输出端口Ⅱ连接有第二馈电网络，第一馈电网络和第二馈电网络分别连接有所述双极化微带天线上设有的输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ。
优选的，所述双极化微带天线为双极化微带天线或微带天线阵列。
采用以上技术方案的有益效果是：通过逻辑控制单元电控移相功分网络的不同状态，方便快捷地实现了左旋圆极化、水平极化、右旋圆极化、垂直极化四种极化状态的微带天线，结构简单、使用方便、可以实现宽带微带天线的任意极化捷变，拓宽了微带天线的应用市场。
附图说明
图1是本发明天线的结构示意图.
图2是本发明天线处于左旋圆极化状态时天线驻波比测试结果图。
图3是本发明天线处于左旋圆极化状态时天线轴比测试结果图。
图4是本发明天线处于水平极化状态时天线驻波比测试结果图。
图5是本发明天线处于水平极化状态时天线水平极化/垂直极化测试结果图。
图6是本发明天线处于右旋圆极化状态时天线驻波比测试结果图。
图7是本发明天线处于右旋圆极化状态时天线轴比测试结果图。
图8是本发明天线处于垂直极化状态时天线驻波比测试结果图。
图9是本发明天线处于垂直极化状态时天线垂直极化/水平极化测试结果图。
其中，1-双极化微带天线，2-移相功分网络，301-第一馈电网络，302-第二馈电网络，401-输入端口Ⅰ，402-输入端口Ⅱ，501-输出端口Ⅰ，502-输出端口Ⅱ，6-输入端口，7-逻辑控制单元。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明极化捷变微带天线。
实施例1
图1出示本发明极化捷变微带天线的具体实施方式：一种极化捷变微带天线，包括双极化微带天线1、移相功分网络2、第一馈电网络301和第二馈电网络302，所述移相功分网络2内设有逻辑控制单元7，移相功分网络2通过逻辑控制单元7电调控制将移相功分网络2上设有的输入端口6输入的射频信号分成幅度相等、相位分别相差-90°、0°、90°或180°的信号。移相功分网络2上还设有输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502，移相功分网络2的两路信号传输至输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502，所述输出端口Ⅰ501连接有所述第一馈电网络301，所述输出端口Ⅱ502连接有第二馈电网络302，第一馈电网络301和第二馈电网络302分别连接有所述双极化微带天线上设有的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402。
在本实施例中，所述双极化微带天线1为双极化微带天线或微带天线阵列，具有水平极化、垂直极化的的发射、接收功能。
当所述移相功分网络2输出幅度相等，相位相差-90°两路信号时，双极化微带天线1发射左旋圆极化波；当所述移相功分网络2输出幅度相等，相位相差0°两路信号时，双极化微带天线1发射水平极化波；当所述移相功分网络2输出幅度相等，相位相差90°两路信号时，双极化微带天线1发射右旋圆极化波；当所述移相功分网络2输出幅度相等，相位相差180°两路信号时，双极化微带天线1发射垂直极化波。
实施例2
图2-图3出示本发明极化捷变微带天线的一种工作方式：当本发明所涉及的微带天线处于发射状态时，所述移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态1时，移相功分网络2将输入端口6输入的射频信号分成幅度相等、相位相差-90°的两路信号，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别将输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502的输出信号传输至双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402，双极化微带天线1发射左旋圆极化波。当本发明所涉及的微带天线处于接收状态时，双极化微带天线1接收左旋圆极化波，双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402此时的作用为接收信号幅度相等、相位相差-90°的两路信号，输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ相当于具有输入输出的功能，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别传输至移相功分网络2的输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502，通过数字控制将移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态5，移相功分网络2将第一路信号即输出端口Ⅰ501的信号相对移相0°，对第二路信号即输出端口Ⅱ502的信号相对移90°，最终移相功分网络2将两路信号合成为一路信号输出至输入端口6，所以输入端口6处于不同的工作状态也能相当于具有输入输出的功能，微带天线完成左旋圆极化波的接收。
本发明的微带天线实现左旋圆极化状态。
实施例3
图4-图5出示本发明极化捷变微带天线的一种工作方式：当本发明所涉及的微带天线处于发射状态时，所述移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态2时，移相功分网络2将输入端口6输入的射频信号分成幅度相等、相位相差0°的两路信号，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别将输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502的输出信号传输至双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402，双极化微带天线1发射水平极化波。当本发明所涉及的微带天线处于接收状态时，双极化微带天线1接收水平极化波，双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402此时的作用为接收信号幅度相等、相位相差0°的两路信号，输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ相当于具有输入输出的功能，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别传输至移相功分网络2的输出端口501Ⅰ和输出端口Ⅱ502，通过数字控制将移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态6，移相功分网络2将第一路信号即输出端口501的信号相对移相0°，对第二路信号即输出端口Ⅱ502的信号相对移0°，最终移相功分网络2将两路信号合成为一路信号输出至输入端口6，所以输入端口6处于不同的工作状态也能相当于具有输入输出的功能，微带天线完成水平极化波的接收。
本发明的微带天线实现水平极化状态。
实施例4
图6-图7出示本发明极化捷变微带天线的一种工作方式：当本发明所涉及的微带天线处于发射状态时，所述移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态3时，移相功分网络2将输入端口6输入的射频信号分成幅度相等、相位相差90°的两路信号，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别将输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502的输出信号传输至双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402，双极化微带天线1发射右旋圆极化波。当本发明所涉及的微带天线处于接收状态时，双极化微带天线1接收右旋圆极化波，双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402此时的作用为接收信号幅度相等、相位相差90°的两路信号，输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ相当于具有输入输出的功能，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别传输至移相功分网络2的输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502，通过数字控制将移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态7，移相功分网络2将第一路信号输出端口Ⅰ501的信号即相对移相0°，对第二路信号即输出端口Ⅱ502的信号相对移-90°，最终移相功分网络2将两路信号合成为一路信号输出至输入端口6，所以输入端口6处于不同的工作状态也能相当于具有输入输出的功能，微带天线完成右旋圆极化波的接收。
本发明的微带天线实现右旋圆极化状态。
实施例5
图8-图9出示本发明极化捷变微带天线的一种工作方式：当本发明所涉及的微带天线处于发射状态时，所述移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态4时，移相功分网络2将输入端口6输入的射频信号分成幅度相等、相位相差180°的两路信号，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别将输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502的输出信号传输至双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402，双极化微带天线1发射垂直极化波。当本发明所涉及的微带天线处于接收状态时，双极化微带天线1接收垂直极化波，双极化微带天线1的输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ402此时的作用为接收信号幅度相等、相位相差180°的两路信号，输入端口Ⅰ401和输入端口Ⅱ相当于具有输入输出的功能，两路信号通过第一馈电网络301和第二馈电网络302分别传输至移相功分网络2的输出端口Ⅰ501和输出端口Ⅱ502，通过数字控制将移相功分网络2的逻辑控制单元7处于工作状态8，移相功分网络2将第一路信号输出端口Ⅰ501的信号即相对移相0°，对第二路信号即输出端口Ⅱ502的信号相对移相-180°，最终移相功分网络2将两路信号合成为一路信号输出至输入端口6，所以输入端口6处于不同的工作状态也能相当于具有输入输出的功能，微带天线完成垂直极化波的接收。
本发明的微带天线实现垂直极化状态。
通过实施例1-5的实验结果可知，通过将逻辑控制单元7数字控制于不同的工作状态下，本发明可快速实现左旋圆极化，水平极化，右旋圆极化和垂直极化的微带天线。
基于上述，本发明结构极化捷变微带天线与现有技术相比有益效果为：通过逻辑控制单元7电控功分移相网络2的不同工作状态，方便快捷地实现了左旋圆极化、水平极化、右旋圆极化、垂直极化四种极化状态的微带天线，结构简单、使用方便、可以实现宽带微带天线的任意极化捷变，拓宽了微带天线的应用市场。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种极化捷变微带天线，包括双极化微带天线、移相功分网络、第一馈电网络和第二馈电网络，其特征在于：所述移相功分网络内设有逻辑控制单元，移相功分网络通过逻辑控制单元电调控制将移相功分网络上设有的输入端口输入的射频信号分成幅度相等、相位分别相差-90°、0°、90°或180°的信号，移相功分网络上还设有输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，移相功分网络的两路信号输出至输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，所述输出端口Ⅰ连接有所述第一馈电网络，所述输出端口Ⅱ连接有第二馈电网络，第一馈电网络和第二馈电网络分别连接有所述双极化微带天线上设有的输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的一种极化捷变微带天线，其特征在于，所述双极化微带天线1为双极化微带天线或微带天线阵列。
3.一种根据权利要求1-2中任意一项所述极化捷变微带天线的工作方式，其特征在于：当本发明所涉及的微带天线处于发射状态时，所述移相功分网络的逻辑控制单元控制移相功分网络将输入端口输入的射频信号分成幅度相等、相位相差-90°、0°、90°或180°的两路信号，两路信号通过所述第一馈电网络和第二馈电网络分别将输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ的输出信号传输至所述双极化微带天线的输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ，双极化微带天线发射信号；
当本发明所涉及的微带天线处于接收状态时，双极化微带天线接收信号，双极化微带天线的输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ此时的作用为接收信号幅度相等、相位相差-90°、0°、90°或180°的两路信号，输入端口Ⅰ和输入端口Ⅱ相当于具有输入输出的功能，两路信号通过第一馈电网络和第二馈电网络分别传输至移相功分网络的输出端口Ⅰ和输出端口Ⅱ，通过数字控制逻辑控制单元将第一路信号即输出端口Ⅰ的信号相对移相0°，对第二路信号即输出端口Ⅱ的信号相对移相90°、0°、-90°或-180°，最终移相功分网络将两路信号合成为一路信号输出至输入端口，微带天线完成信号的接收。
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