CN108987913A - 一种频率、极化可重构贴片天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种频率、极化可重构贴片天线，包括介质基片，介质基片的上表面设有金属贴片，介质基片的下表面设有接地层，还包括设于介质基片中的三组接地通孔，接地通孔连接金属贴片和接地层，此外，还包括设于金属贴片上的两对可控微扰部分，三组接地通孔和两对可控微扰部分分别连接开关。本天线能通过改变三组接地通孔的状态实现不同的工作频率。本天线具有三种不同的极化特性：线极化、左旋圆极化和右旋圆极化，同时满足较好的极化特性，较好的驻波特性，且增益波动小、轮廓低、体积小、实现简单，易于集成。

Description

一种频率、极化可重构贴片天线
技术领域
本发明涉及天线技术，特别是涉及一种频率、极化可重构贴片天线。
背景技术
无线通信技术的快速发展对系统需求提出了更高要求，传统的单功能天线并不能很好的满足当前的需要，并成为制约系统性能发展的瓶颈。可重构天线的提出和发展给这些问题提供了很好的解决方案。可重构天线可以通过频率复用来增加系统的容量，并且能够解决通信中的极化失配的问题，从而提高通信质量。
由于现代单层PCB工艺十分成熟，在不是十分高的频段内，加工精度也十分有保证，同时加工的产品可以拥有低轮廓、小体积、高集成度的特性，有利于天线的大规模生产与应用。因此，使用单层PCB工艺的极化可重构基片集成波导缝隙天线在低轮廓、高集成度以及降低成本上都有很现实的意义。
现有的频率、极化可重构天线一般可以由变容管实现，然后这些天线的增益在整个频率变化范围内波动很大。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种增益在整个频率变化范围内波动很小的频率、极化可重构贴片天线。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的频率、极化可重构贴片天线，包括介质基片，介质基片的上表面设有金属贴片，介质基片的下表面设有接地层，还包括设于介质基片中的三组接地通孔，接地通孔连接金属贴片和接地层，此外，还包括设于金属贴片上的两对可控微扰部分，三组接地通孔和两对可控微扰部分分别连接开关。
进一步，所述金属贴片的形状为方形。
进一步，每组接地通孔有四个。
进一步，所述两对可控微扰部分分别设在金属贴片的四个角落处。
有益效果：本发明公开了一种频率、极化可重构贴片天线，具有以下有益效果：
1、整个天线主要有金属层和金属化通孔组成，整个结构可以用传统的PCB或LTCC工艺来实现；
2、该天线能通过改变三组接地通孔的状态实现不同的工作频率；
3、该天线具有三种不同的极化特性：线极化、左旋圆极化和右旋圆极化，同时满足较好的极化特性，较好的驻波特性，且增益波动小、轮廓低、体积小、实现简单，易于集成。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中天线的主视图；
图2为本发明具体实施方式中天线的后视图；
图3为本发明具体实施方式中接地通孔的剖视图；
图4为本发明具体实施方式中仿真和测试的天线在线极化状态的回波损耗；
图5为本发明具体实施方式中仿真和测试的天线在左旋圆极化状态的回波损耗；
图6为本发明具体实施方式中仿真和测试的天线在右旋圆极化状态的回波损耗；
图7为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率1.9GHz时线极化方向图；
图8为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率2.7GHz时线极化方向图；
图9为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率1.84GHz时左旋圆极化方向图；
图10为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率2.6GHz时左旋圆极化方向图；
图11为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率1.84GHz时右旋圆极化方向图；
图12为本发明具体实施方式中天线仿真和测试在频率2.61GHz时右旋圆极化方向图；
图13为本发明具体实施方式中在法向方向上天线仿真和测试在线极化状态时随频率变化下的增益变化关系图；
图14为本发明具体实施方式中在法向方向上天线仿真和测试在左旋圆极化状态时随频率变化下的轴比变化关系和增益变化关系图；
图15为本发明具体实施方式中在法向方向上天线仿真和测试在右旋圆极化状态时随频率变化下的轴比变化关系和增益变化关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种频率、极化可重构贴片天线，如图3所示，包括介质基片1，介质基片1的上表面设有方形的金属贴片21，介质基片1的下表面设有接地层22。如图1和2所示，天线还包括设于介质基片1中的三组接地通孔，分别为：由第一接地通孔31、第二接地通孔32、第三接地通孔33和第四接地通孔34组成的第一组接地通孔、由第五接地通孔41、第六接地通孔42、第七接地通孔43和第八接地通孔44组成的第二组接地通孔、由第九接地通孔51、第十接地通孔52、第十一接地通孔53和第十二接地通孔54组成的第三组接地通孔。所有接地通孔均连接金属贴片21和接地层22。此外，天线还包括设于金属贴片21上的两对可控微扰部分，分别为：由第一可控微扰部分61和第二可控微扰部分62组成的第一对可控微扰部分，由第三可控微扰部分71和第四可控微扰部分72组成的第二对可控微扰部分，如图1和2所示，四个可控微扰部分分别设在金属贴片21的四个角落处。三组接地通孔和两对可控微扰部分分别连接开关。
其中，金属贴片21作为辐射贴片。开关主要有两种作用：一是控制接地通孔的接地状态，从而改变对天线的工作频率；二是控制可控微扰部分的状态，改变对电流的扰动，从而形成三种不同的极化波：线极化、左旋圆极化和右旋圆极化。
基于本发明思想，利用PCB工艺制作宽带极化可重构天线，并进行相关测试：图4为天线仿真和测试的频率、极化可重构天线在线极化状态的回波损耗；图5为天线仿真和测试的频率、极化可重构天线在左旋圆极化状态的回波损耗；图6为天线仿真和测试的频率、极化可重构天线在右旋圆极化状态的回波损耗；图7为天线仿真和测试在频率1.9GHz时线极化方向图；图8为天线仿真和测试在频率2.7GHz时线极化方向图；图9为天线仿真和测试在频率1.84GHz时左旋圆极化方向图；图10为天线仿真和测试在频率2.6GHz时左旋圆极化方向图；图11为天线仿真和测试在频率1.84Hz时右旋圆极化方向图；图12为天线仿真和测试在频率2.61GHz时右旋圆极化方向图；图13为在法向方向上，天线仿真和测试在线极化状态时随频率变化下的增益变化关系图；图14为在法向方向上，天线仿真和测试在左旋圆极化状态时随频率变化下的轴比变化关系和增益变化关系图；图15为在法向方向上，天线仿真和测试在右旋圆极化状态时随频率变化下的轴比变化关系和增益变化关系图。测试表明，该天线具有不同的工作频率以及三种不同的极化：线极化、左旋圆极化和右旋圆极化，同时满足较好的极化特性，较好的驻波特性，且增益波动小、轮廓低、体积小、实现简单，易于集成。

Claims (4)

1.一种频率、极化可重构贴片天线，其特征在于：包括介质基片(1)，介质基片(1)的上表面设有金属贴片(21)，介质基片(1)的下表面设有接地层(22)，还包括设于介质基片(1)中的三组接地通孔，接地通孔连接金属贴片(21)和接地层(22)，此外，还包括设于金属贴片(21)上的两对可控微扰部分，三组接地通孔和两对可控微扰部分分别连接开关。
2.根据权利要求1所述的频率、极化可重构贴片天线，其特征在于：所述金属贴片(21)的形状为方形。
3.根据权利要求1所述的频率、极化可重构贴片天线，其特征在于：每组接地通孔有四个。
4.根据权利要求1所述的频率、极化可重构贴片天线，其特征在于：所述两对可控微扰部分分别设在金属贴片(21)的四个角落处。
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