CN110492253A - 一种方向图可重构动中通天线 - Google Patents

一种方向图可重构动中通天线 Download PDF

Info

Publication number
CN110492253A
CN110492253A CN201910822779.8A CN201910822779A CN110492253A CN 110492253 A CN110492253 A CN 110492253A CN 201910822779 A CN201910822779 A CN 201910822779A CN 110492253 A CN110492253 A CN 110492253A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
metal
servo system
optical servo
semiconductor switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910822779.8A
Other languages
English (en)
Inventor
吴昌英
李聪祥
郑奎松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Northwest University of Technology
Original Assignee
Northwest University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest University of Technology filed Critical Northwest University of Technology
Priority to CN201910822779.8A priority Critical patent/CN110492253A/zh
Publication of CN110492253A publication Critical patent/CN110492253A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H01Q3/247—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching by switching different parts of a primary active element

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种方向图可重构动中通天线，采用光控微波半导体开关和激光二极管，利用方向图可重构技术，进行天线波束指向的调整，降低了天线的成本。同时，由于采用电控调整方向图和微带结构，使天线具有跟踪速度快和剖面低的优点。

Description

一种方向图可重构动中通天线
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种动中通天线。
背景技术
动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。要使动中通能够不间断地和卫星之间传递语音、图像、数据等信息，动中通天线就必须能够自动地跟踪卫星。
动中通天线跟踪卫星的方式主要有机械扫描和电扫描两种。机械扫描方式多应用于抛物面天线，它通过电机带动天线在俯仰面和方位面上旋转，实现天线波束指向改变的目的，但机械扫描天线的缺点是跟踪速度慢和天线剖面高。电扫描方式多采用相控阵天线的形式，它通过调整天线阵元的馈电相位，实现天线波束指向改变的目的。电扫描天线具有跟踪速度快和天线剖面低的优点，但是由于天线中采用了大量的移相器，所以天线的成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种方向图可重构动中通天线，采用光控微波半导体开关和激光二极管，利用方向图可重构技术，进行天线波束指向的调整，保持了跟踪速度快和天线剖面低的优点，同时可以降低天线的成本。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种方向图可重构动中通天线，包括介质基板、金属小贴片阵列、地平面、光控微波半导体开关、激光二极管、同轴线和小孔；
金属小贴片阵列采用印制板工艺加工在介质基板的顶层；地平面采用印制板工艺加工在介质基板的底层；金属小贴片阵列中相邻的两个金属小贴片之间焊接一个光控微波半导体开关；在每个光控微波半导体开关的下方，有一个小孔贯穿介质基板；在地平面上每个小孔的另一端固定一个激光二极管，激光二极管产生的激光穿过小孔照射到光控微波半导体开关上；同轴线的外导体与地平面的中心连接，同轴线的内导体穿过介质基板连接在金属小贴片阵列中心的金属小贴片上；
所述激光二极管发射的激光穿过小孔控制光控微波半导体开关的通断，用来改变金属小贴片之间的连接状态，进行方向图可重构，从而调整天线波束指向。
本发明的有益效果是：本发明提出的一种方向图可重构动中通天线，采用光控微波半导体开关和激光二极管，利用方向图可重构技术，进行天线波束指向的调整，降低了天线的成本。同时，由于采用电控调整方向图和微带结构，使天线具有跟踪速度快和剖面低的优点。
附图说明
图1是方向图可重构动中通天线的斜视图。
图2是方向图可重构动中通天线的顶视图。
图3是方向图可重构动中通天线的A-A剖视图。
图中：1-介质基板，2-金属小贴片，3-地平面，4-光控微波半导体开关，5-激光二极管，6-同轴线，7-小孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1-图3所示，本发明提供了一种方向图可重构动中通天线，包括介质基板、金属小贴片阵列、地平面、光控微波半导体开关、激光二极管、同轴线和小孔；
金属小贴片阵列采用印制板工艺加工在介质基板的顶层；地平面采用印制板工艺加工在介质基板的底层；金属小贴片阵列中相邻的两个金属小贴片之间焊接一个光控微波半导体开关；在每个光控微波半导体开关的下方，有一个小孔贯穿介质基板；在地平面上每个小孔的另一端固定一个激光二极管，激光二极管产生的激光穿过小孔照射到光控微波半导体开关上；同轴线的外导体与地平面的中心连接，同轴线的内导体穿过介质基板连接在金属小贴片阵列中心的金属小贴片上；
所述激光二极管发射的激光穿过小孔控制光控微波半导体开关的通断，用来改变金属小贴片之间的连接状态，进行方向图可重构，从而调整天线波束指向。
实施例：
在本实施例中，介质基板1采用玻璃纤维增强的聚四氟乙烯板，厚度为2mm，相对介电常数为2.65，尺寸为200mm×200mm。在介质基板的顶层均匀排列7行7列共49个金属小贴片2。每个金属小贴片均为正方形，边长为20mm，相邻两个金属小贴片的间距为2mm。相邻两个金属小贴片之间焊接一个光控微波半导体开关4，共有84个光控微波半导体开关。介质基板1上的84个小孔7分别位于84个光控微波半导体开关的下方，小孔的直径为2mm。
光控微波半导体开关是一种少量掺杂的半导体。在受到足够强度的光照时，尤其是近红外光照射时，半导体内部的自由电子空穴对会大幅度增加，使半导体的电导率也随之大幅度增加，半导体就会从高阻变为一个近似短路的器件，因此可以实现微波开关的功能。
激光二极管5在工作时，其产生的光穿过介质基板上的小孔照射到光控微波半导体开关上。本实施例中84个激光二极管可以控制84个光控微波半导体开关的状态，实现高阻和短路之间的转变。
当某个光控微波半导体开关处于短路状态时，处于它两边的两个金属小贴片就会被电连接在一起。当某个光控微波半导体开关处于高阻状态时，处于它两边的两个金属小贴片就会被电隔离。因此这些光控微波半导体开关的状态就决定着金属小贴片之间的连接状态。
在本实施例中共有84个光控微波半导体开关，每个光控微波半导体开关有两种不同的状态。因此所有的金属小贴片之间共有284种不同的连接状态，即本实施例中的方向图可重构动中通天线可以有284种不同的天线状态。
本发明采用方向图可重构技术为动中通天线的辐射波束提供了254个不同的指向。由于254这个数值很大，所以本发明所提出的方向图可重构动中通天线可以实现辐射波束几近连续的扫描，可以根据需要来调整波束指向，实现跟踪卫星的功能。

Claims (2)

1.一种方向图可重构动中通天线，其特征在于，包括介质基板、金属小贴片阵列、地平面、光控微波半导体开关、激光二极管、同轴线和小孔；
所述金属小贴片阵列采用印制板工艺加工在介质基板的顶层；地平面采用印制板工艺加工在介质基板的底层；金属小贴片阵列中相邻的两个金属小贴片之间焊接一个光控微波半导体开关；在每个光控微波半导体开关的下方，有一个小孔贯穿介质基板；在地平面上每个小孔的另一端固定一个激光二极管，激光二极管产生的激光穿过小孔照射到光控微波半导体开关上；同轴线的外导体与地平面的中心连接，同轴线的内导体穿过介质基板连接在金属小贴片阵列中心的金属小贴片上。
2.如权利要求1所述的一种方向图可重构动中通天线，其特征在于，所述激光二极管发射的激光穿过小孔控制光控微波半导体开关的通断，用来改变金属小贴片之间的连接状态，进行方向图可重构，从而调整天线波束指向。
CN201910822779.8A 2019-09-02 2019-09-02 一种方向图可重构动中通天线 Pending CN110492253A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910822779.8A CN110492253A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种方向图可重构动中通天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910822779.8A CN110492253A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种方向图可重构动中通天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110492253A true CN110492253A (zh) 2019-11-22

Family

ID=68556188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910822779.8A Pending CN110492253A (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种方向图可重构动中通天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110492253A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106299701A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 华南理工大学 一种光控宽带方向图可重构天线
CN108023178A (zh) * 2017-12-01 2018-05-11 电子科技大学 一种方向图可重构天线及其相控阵
CN109193145A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种工作于uhf波段的印刷型光控方向图可重构八木天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106299701A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 华南理工大学 一种光控宽带方向图可重构天线
CN108023178A (zh) * 2017-12-01 2018-05-11 电子科技大学 一种方向图可重构天线及其相控阵
CN109193145A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种工作于uhf波段的印刷型光控方向图可重构八木天线

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALFRED GRAU BESOLI等: "A Multifunctional Reconfigurable Pixeled Antenna Using MEMS Technology on Printed Circuit Board", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
CHANGYING WU等: "Methodology to Reduce the Number of Switches in Frequency Reconfigurable Antennas With Massive Switches", 《IEEE ACCESS》 *
YOUSSEF TAWK等: "Demonstration of a Cognitive Radio Front End Using an Optically Pumped Reconfigurable Antenna System (OPRAS)", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
YUAN ZHANG等: "An Approach for Optimizing the Reconfigurable Antenna and Improving Its Reconfigurability", 《2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL PROCESSING, COMMUNICATIONS AND COMPUTING (ICSPCC)》 *
兰立涛: "光控微波开关及其在可重构天线中的应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
龙伟军: "《机会阵雷达》", 31 December 2017 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Pattern-reconfigurable antenna with five switchable beams in elevation plane
CN108808260B (zh) 一种基于相控阵馈电的变型柱面/球面龙伯透镜天线
US20200395682A1 (en) Three dimensional antenna array module
CN111585028B (zh) 一种数字编码全息天线及其调控方法
CN105896091A (zh) 小型化宽带高增益圆极化微带天线
CN208028218U (zh) 一种方向图可重构的天线阵
CN106356619A (zh) 一种宽带高增益WiFi全向天线
Qin et al. Conformal transmitarrays for unmanned aerial vehicles aided 6G networks
CN109273845A (zh) 一种定向天线、基于多天线设计的终端及降低功耗的方法
CN111370870A (zh) 天线装置及电子设备
CN209329169U (zh) 一种s波段开关切换环形天线阵
CN103022646A (zh) 全空域覆盖高增益圆极化天线
KR20200057892A (ko) 반도체 기반의 빔포밍 안테나
CN108767435A (zh) 天线及无人飞行器
US11374331B1 (en) Base station antenna including Fabrey-Perot cavities
US20220247067A1 (en) Base station antenna
CN110492253A (zh) 一种方向图可重构动中通天线
CN113013606A (zh) 基于基片集成波导可调控阵列天线和终端
CN111684658B (zh) 可配置的相位天线阵列
CN206116602U (zh) 一种圆极化高增益rfid阅读器天线
CN115693173A (zh) 一种多重mimo窄波束、高增益基站天线
CN109301510B (zh) 一种基于电磁表面的阵列天线
CN110534888B (zh) 一种毫米波天线及无线设备
Kohmura et al. Ka-band beam switchable Fresnel reflector
CN112003031A (zh) 一种多波束切换天线、控制方法、无线基站

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191122

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication