CN106785391A - 一种认知无线电光控频率可重构天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种认知无线电光控频率可重构天线，该天线中，第一微带馈线一端与第一天线辐射单元连接，另一端与介质基板的短边相接，第一微带馈线设置于第一地板上方，二者的对称中心线重合；第二微带馈线一端与第二天线辐射单元连接，另一端与介质基板的长边相接，在相接处设有第二地板，第二地板与第二微带馈线的对称中心线重合；第一微带馈线与第二微带馈线的中心线互相垂直；匹配贴片均与第二地板隔开一定距离，第一匹配贴片、第二匹配贴片分置于第二地板的对称中心线的两边，第一匹配贴片一短边与第二地板的对称中心线重合，第二匹配贴片与第二地板的对称中心线之间间隔一定距离。本发明将超宽带和窄带天线集成，具有尺寸小、隔离度高的优点。

Description

一种认知无线电光控频率可重构天线
技术领域
本发明涉及无线电领域，特别涉及一种认知无线电光控频率可重构天线。
背景技术
飞速发展的无线通信技术给人们的生产生活带来了很大的方便。然而，技术提高的同时也出现了一个棘手的问题：无线电频谱可分配的资源将越来越匮乏。为了解决频谱资源紧张的问题、提高频谱的利用率，认知无线电受到了人们越来越多的关注和重视。认知无线电是一个智能通讯系统，能够感知周围无线电环境，寻找空闲的频谱资源，通过实时调整内部的无线电参数，在保证不对授权用户的造成干扰的情况下，进行通信。
认知无线电天线作为认知无线电系统重要组成部分，需要具有感知频谱和实现可重构频谱进行通信的能力。因此，认知无线电天线由超宽带天线和可重构窄带天线组成，分别用于感知频谱和可重构通信。可重构窄带天线多数情况下采用电开关，它会对天线的辐射产生影响；还有的采用机械旋转结构，将不利于天线的后期制作以及小型化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种认知无线电光控频率可重构天线，将超宽带和窄带天线集成，具有尺寸小、隔离度高的优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种认知无线电光控频率可重构天线，包括介质基板、蚀刻在介质基板上表面的第一天线辐射单元、第二天线辐射单元、第一微带馈线、第二微带馈线，和蚀刻在介质基板下表面的第一地板、第二地板、第一匹配贴片、第二匹配贴片；
第一微带馈线一端与第一天线辐射单元连接，另一端与介质基板的短边中点相接，相接处设有第一地板，第一地板与第一微带馈线的对称中心线重合；第一微带馈线与第二微带馈线的互相垂直；第二微带馈线一端与第二天线辐射单元连接，另一端与介质基板的长边相接，靠近介质基板的另一边短边，在相接处设有第二地板，第二地板与第二微带馈线的对称中心线重合；
所述第一匹配贴片、第二匹配贴片与第二地板隔开一定距离，第一匹配贴片位于第二地板的对称中心线的一边，其一短边与第二地板的对称中心线重合，第二匹配贴片位于第二地板的对称中心线的另一边，第二匹配贴片与第二地板的对称中心线之间间隔一定距离。
优选的，所述第一天线辐射单元为多边形天线，由正十二多边形与其他长方形结构在其左半部经过三次裁剪形成，多边形天线右半部从中间开槽；所述第二天线辐射单元为椭圆天线。
具体的，第一天线辐射单元由长24mm的正十二多边形左半部分上下边依次与宽为5mm，4mm，2.3mm的长方形相裁剪形成，多边形天线右半部槽宽为4mm，深为16mm。
优选的，第一微带馈线总长为9.2mm，宽为2.6mm，其中在第一微带馈线与第一天线辐射单元之间的过渡段长为1.6mm，宽为1.4mm；第二微带馈线的总长为13.9mm，宽为4mm，其中在第二微带馈线与第二天线辐射单元之间的过渡段长为0.9mm，宽为1mm。
优选的，所述第一匹配贴片、第二匹配贴片与第二地板的距离为1mm，第二匹配贴片与第二地板的对称中心线的距离为2.5mm。
优选的，所述第一匹配贴片由矩形贴片开槽而成；矩形贴片的长为6mm，宽为4mm，槽的长为5.5mm，宽为2.5mm；所述第二匹配贴片为矩形贴片，其长为3.5mm，宽为4mm。
优选的，在第一地板与第一匹配贴片之间有第一光控硅开关，第一地板与第二匹配贴片之间有第二光控硅开关；第一光控硅开关、第二光控硅开关与第二地板的中心对称线的距离分别为5mm，3.75mm；所述第一光控硅开关、第二光控硅开关均为具有内光电效应的半导体硅。
优选的，所述第一地板6的长为26mm，宽为8.8mm；第一地板7的长为18mm，宽为3mm。
优选的，所述认知无线电光控频率可重构天线，还包括蚀刻在介质基板上表面的第一隔离贴片和第二隔离贴片，第一隔离贴片、第二隔离贴片设置在第一天线辐射单元和第二天线辐射单元之间，二者中心线在同一条直线上，该直线与介质基板短边平行，第一隔离贴片与第二微带馈线的距离为11.5mm。
具体的，第一隔离贴片长12mm，宽0.5mm，第二隔离贴片长6mm,宽0.5mm，第一隔离贴片与第二隔离贴片之间的缺口长为4mm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明通过改变地板与天线的匹配来实现重构，将超宽带与窄带天线集成用于认知无线电可重构双端口天线，尺寸小、结构简单、隔离度高。
2、本发明使用多边形超宽带天线对频段2.7～12GHz进行覆盖，利用隔离贴片提高天线之间的隔离度，通过两个光控硅开关来实现窄带天线的可重构。
附图说明
图1是实施例天线的结构图；
图2是实施例天线的宽带带宽图；
图3是实施例天线的窄带带宽图；
图4是实施例天线的隔离度图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种认知无线电光控频率可重构天线，包括矩形介质基板1、蚀刻在介质基板1上表面的第一天线辐射单元2、第二天线辐射单元3、第一微带馈线4、第二微带馈线5，和蚀刻在介质基板1下表面的第一地板6、第二地板7、第一匹配贴片10、第二匹配贴片11；
本实施例采用的介质基板1是厚度为1.6mm高频板FR4板材，相对介电常数为4.4，损耗角正切是0.02，整个介质基板1尺寸长60mm，宽26mm。
第一微带馈线4一端与第一天线辐射单元2连接，另一端与介质基板1的短边中点相接，相接处设有第一地板6，第一地板6与第一微带馈线4的对称中心线重合；第一天线辐射单元2、第一微带馈线4与第一地板6一起构成认知天线系统的超宽带感知部分，作用是在一个较宽的频带范围内完成频谱感知。
第二微带馈线5一端与第二天线辐射单元3连接，另一端与介质基板1的长边相接，靠近介质基板1的另一边短边，在相接处设有第二地板7，第二地板7与第二微带馈线5的对称中心线重合；第二天线辐射单元3、第二微带馈线5与第二地板7一起实现频谱的窄带。
微带馈线4与微带馈线5的方向互相垂直。
第一微带馈线4总长为9.2mm，宽为2.6mm，其中在第一微带馈线4与第一天线辐射单元2之间的过渡段长为1.6mm，宽为1.4mm。第二微带馈线5的总长为13.9mm，宽为4mm，其中在第二微带馈线5与第二天线辐射单元3之间的过渡段长为0.9mm，宽为1mm。
所述第一天线辐射单元2为多边形天线，为长24mm的正十二多边形与其他长方形结构在其左半部经过三次裁剪形成，其左半部分上下边依次与宽为5mm,4mm,2.3mm的长方形相裁剪，多边形天线右半部从中间开槽，槽宽为4mm，深为16mm。
所述第二天线辐射单元3为椭圆天线，椭圆天线长为8mm，宽为6.4mm。
所述匹配贴片10、11与第二地板7的距离为1mm，匹配贴片10位于第二地板7的对称中心线的一边，其短边与第二地板7的对称中心线重合，匹配贴片11位于第二地板7的对称中心线的另一边，匹配贴片11与第二地板7的对称中心线的距离为2.5mm。所述第一匹配贴片10由矩形贴片开槽而成，矩形贴片的长为6mm，宽为4mm，槽的长为5.5mm，宽为2.5mm。所述第二匹配贴片11为矩形贴片，其长为3.5mm，宽为4mm。
在第二地板7与第一匹配贴片10之间有第一光控硅开关12，第二地板7与第二匹配贴片11之间有第二光控硅开关13；硅光控开关12、13与第二地板7的中心对称线的距离分别为5mm,3.75mm。所述光控硅开关12、13均为具有内光电效应的半导体硅，该光控硅开关具有电磁透明的特点，不会对天线辐射造成影响。
所述第一地板6(虚线6的左半部分)的长为26mm，宽为8.8mm；第二地板7的长为18mm，宽为3mm。
一种认知无线电光控频率可重构天线，还包括蚀刻在介质基板1上表面的第一隔离贴片8、第二隔离贴片9，第一隔离贴片8、第二隔离贴片9设置在第一天线辐射单元2和第二天线辐射单元3之间，并且第一隔离贴片8与第二隔离贴片9在同一条直线上与介质基板短边平行，隔离贴片8与微带馈线5的距离为11.5mm，利用隔离贴片提高天线之间的隔离度；第一隔离贴片8长12mm，宽0.5mm，第二隔离贴片9长6mm,宽0.5mm，第一隔离贴片8与第二隔离贴片9之间的缺口长为4mm。
本发明通过光控硅开关改变地板7与窄带天线的匹配，实现频率可重构，采用双端口微带馈电。如图2、图3、图4所示，本实施例实现的宽带范围是2.7～12GHZ，可重构的窄带范围是3.3～3.8GHz，4.9～5.5GHz，7.3～8.8GHz，该天线具有小型化，高隔离度的特点。采用光控硅开关能减小对天线辐射的影响，可重构的窄带频率覆盖了常用的通信频段。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，包括介质基板、蚀刻在介质基板上表面的第一天线辐射单元、第二天线辐射单元、第一微带馈线、第二微带馈线，和蚀刻在介质基板下表面的第一地板、第二地板、第一匹配贴片、第二匹配贴片；
第一微带馈线一端与第一天线辐射单元连接，另一端与介质基板的短边中点相接，相接处设有第一地板，第一地板与第一微带馈线的对称中心线重合；第一微带馈线与第二微带馈线的互相垂直；第二微带馈线一端与第二天线辐射单元连接，另一端与介质基板的长边相接，靠近介质基板的另一边短边，在相接处设有第二地板，第二地板与第二微带馈线的对称中心线重合；
所述第一匹配贴片、第二匹配贴片与第二地板隔开一定距离，第一匹配贴片位于第二地板的对称中心线的一边，其一短边与第二地板的对称中心线重合，第二匹配贴片位于第二地板的对称中心线的另一边，第二匹配贴片与第二地板的对称中心线之间间隔一定距离。
2.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，所述第一天线辐射单元为多边形天线，由正十二多边形与其他长方形结构在其左半部经过三次裁剪形成，多边形天线右半部从中间开槽；所述第二天线辐射单元为椭圆天线。
3.根据权利要求2所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，第一天线辐射单元由长24mm的正十二多边形左半部分上下边依次与宽为5mm，4mm，2.3mm的长方形相裁剪形成，多边形天线右半部槽宽为4mm，深为16mm。
4.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，第一微带馈线总长为9.2mm，宽为2.6mm，其中在第一微带馈线与第一天线辐射单元之间的过渡段长为1.6mm，宽为1.4mm；第二微带馈线的总长为13.9mm，宽为4mm，其中在第二微带馈线与第二天线辐射单元之间的过渡段长为0.9mm，宽为1mm。
5.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，所述第一匹配贴片、第二匹配贴片与第二地板的距离为1mm，第二匹配贴片与第二地板的对称中心线的距离为2.5mm。
6.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，所述第一匹配贴片由矩形贴片开槽而成；矩形贴片的长为6mm，宽为4mm，槽的长为5.5mm，宽为2.5mm；所述第二匹配贴片11为矩形贴片，其长为3.5mm，宽为4mm。
7.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，在第一地板与第一匹配贴片之间有第一光控硅开关，第一地板与第二匹配贴片之间有第二光控硅开关；第一光控硅开关、第二光控硅开关与第二地板的中心对称线的距离分别为5mm，3.75mm；所述第一光控硅开关、第二光控硅开关均为具有内光电效应的半导体硅。
8.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，所述第一地板6的长为26mm，宽为8.8mm；第一地板7的长为18mm，宽为3mm。
9.根据权利要求1-8之一所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，所述认知无线电光控频率可重构天线，还包括蚀刻在介质基板上表面的第一隔离贴片和第二隔离贴片，第一隔离贴片、第二隔离贴片设置在第一天线辐射单元和第二天线辐射单元之间，二者中心线在同一条直线上，该直线与介质基板短边平行。
10.根据权利要求1所述的认知无线电光控频率可重构天线，其特征在于，第一隔离贴片与第二微带馈线的距离为11.5mm；第一隔离贴片长12mm，宽0.5mm，第二隔离贴片长6mm,宽0.5mm，第一隔离贴片与第二隔离贴片之间的缺口长为4mm。
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