CN114744396A - 一种基于pin管的方向图可重构天线 - Google Patents

一种基于pin管的方向图可重构天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PIN管的方向图可重构天线。所述天线包括天线辐射单元、介质基板、金属地板、寄生单元、第一PIN管、第二PIN管、第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路；所述天线辐射单元包括微带线、第一金属片和第二金属片。本发明不需要较大的反射板，利用PIN管作为可重构器件，实现了一款剖面较低、尺寸小，工作于3.5GHz的方向图可重构天线。在辐射结构中加入交指电容、并沿着交指电容中心往上开一条细小的缝隙并延伸到微带线的顶部，引入该设计既能保证两个PIN管在各自偏置电路的控制下独立工作，也能防止直流电沿着微带线经过接头进入网络分析仪而烧坏仪器，从而实现了天线三种方向图的可重构。

Description

一种基于PIN管的方向图可重构天线
技术领域
本发明涉及移动通信领域、具体涉及一种基于PIN管的方向图可重构天线。
背景技术
天线作为无线通信技术发射和接收信号的装置，其性能的好坏直接影响着通信质量[1]。随着无线通信技术的迅速发展，天线技术也得到了飞速发展。可重构天线可以根据工作环境的变化动态改变天线的工作模式，如天线的工作频段、极化方式、辐射方向图等，以此满足无线通信系统的需求。
方向图可重构天线在保持天线极化方式与工作频段不变的情况下，改变方向图形状或主波束辐射方向，满足汽车、飞机雷达、无线和卫星通信等对方向图的应用要求。目前方向图可重构天线研究采用不同的频段、不同的可重构器件来呈现。在天线的辐射结构或者馈电电路中加入可重构器件，通过控制可重构器件的工作状态从而改变天线辐射结构或者馈电电路中的电流流向,达到方向图可重构的目的。PIN管由于成本、切换速度快(纳秒级)、偏置电路设计简单、易于集成等优势，通常被选择作为可重构器件。文献[2]提出一种基于弧偶极子的平面方向图可重构天线，在宽带馈电网络中加入4个PIN管，使天线在2.25-3.16GHz工作频带内实现x0y面4种方向图的可重构。文献[3]提出一种差分六波束方向图可重构天线，通过改变给交叉偶极子对馈电的差分对激励端口，以及对应的寄生单元中PIN管的工作状态，使天线在3.01GHz-3.76GHz工作频带内实现6种方向图的可重构。文献[4]提出一种应用于毫米波频段的方向图可重构天线，通过改变嵌入辐射结构中PIN管的工作状态，使天线在60GHz频段实现方向图在+45°、-45°之间切换。本发明在此基础上对辐射结构、馈电电路做了一系列改进使天线能够工作于sub-6Ghz,同时能够独立对PIN管独立控制，方向图能实现+50°、-50°以及同时±50°的定向与双向三种状态的可重构。
现有的方向图可重构天线大多采用较大的反射板，使得天线体积较大，剖面较高。
现有的方向图可重构天线大多是PIN管的数目与天线方向图可重构的数目相同。
[1]Kraus J.D.,Marhefka R.J.天线[M].章文勋译.北京：电子工业出版社，2011
[2]G.Jin,M.Li,D.Liu and G.Zeng,"A Simple Planar Pattern-Reconfigurable Antenna Based on Arc Dipoles,"in IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters,vol.17,no.9,pp.1664-1668,Sept.2018,doi:10.1109/LAWP.2018.2862624.
[3]Jin GP,Li ML,Xu YC,Yang J,Liao SW.Differentially fed six-beamswitchable reconfigurable antenna.IET Microw Antennas Propag.2020；14:573-577
[4]K.Trzebiatowski,M.Rzymowski,L.Kulas and K.Nyka,"Simple 60GHzSwitched Beam Antenna for 5G Millimeter-Wave Applications,"in IEEE Antennasand Wireless Propagation Letters,vol.20,no.1,pp.38-42,Jan.2021,doi:10.1109/LAWP.2020.3038260.
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提出一款工作于3.5GHz定向/双向方向图可重构天线,能实现11％的阻抗带宽和5.7％方向图带宽，以及利用两个PIN管实现三种方向图的可重构，具有剖面低、波束灵活切换的特点。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种基于PIN管的方向图可重构天线，包括天线辐射单元、介质基板、金属地板、寄生单元、第一PIN管、第二PIN管、第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路；
所述天线辐射单元包括微带线、第一金属片和第二金属片；
微带线、第一金属片、第二金属片、寄生单元、第一PIN管和第二PIN管位于介质基板的上表面；
金属地板位于介质基板的下表面；
微带线位于介质基板的上表面中心，微带线一端的两侧分别连接第一PIN管和第二PIN管的一端；第一PIN管和第二PIN管的另一端分别连接第一金属片和第二金属片的一端；
第一金属片和第二金属片的另一端分别通过穿过介质基板的第一金属化过孔和第二金属化过孔连接金属地板，为控制第一PIN管和第二PIN管的工作状态的第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路提供一个直流回路；
第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正极分别连接微带线的两侧，负极均连接金属地板。
进一步地，微带线一端设置嵌入了通交流阻直流的交指电容，从交指电容中间到微带线连接第一PIN管和第二PIN管的另一端开有缝隙，将微带线分为第一部分微带线和第二部分微带线；第一部分微带线连接第一PIN管，第二部分微带线连接第二PIN管；
使控制第一PIN管和第二PIN管的两组直流电源互相隔开，而不影响天线电磁波流向，并且保证了模式1、3方向图的对称性；
定义微带线朝向第一PIN管的方向为左，微带线朝向第二PIN管的方向为右。
进一步地，微带线连接第一PIN管和第二PIN管的一端的两侧先分别做削角处理再连接第一PIN管和第二PIN管。
进一步地，第一金属片倾斜放置于与微带线的第一部分微带线的左侧，两者之间形成的夹角为45°；第一金属片的一端与第一PIN管的一端相连，第一金属片的另一端通过第一金属化过孔连接到金属地板；
第二金属片倾斜放置于与微带线的第二部分微带线的右侧，两者之间形成的夹角为45°；第二金属片的一端与第二PIN管的一端相连，第二金属片的另一端通过第二金属化过孔连接到金属地板；
第二金属片与第一金属片关于微带线左右对称。
进一步地，所述寄生单元包括第一寄生单元矩形贴片、第二寄生单元矩形贴片、第三寄生单元矩形贴片和第四寄生单元矩形贴片；
第一寄生单元矩形贴片与第二寄生单元矩形贴片均平行于第一金属片，第一金属片、第二寄生单元矩形贴片和第一寄生单元矩形贴片从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
第三寄生单元矩形贴片与第四寄生单元矩形贴片均平行于第二金属片，第二金属片、第四寄生单元矩形贴片和第三寄生单元矩形贴片从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
其中，第二寄生单元矩形贴片和第四寄生单元矩形贴片的长度选择区间为0.25～0.46个波长λ，本发明选择0.31λ，第一寄生单元矩形贴片和第三寄生单元矩形贴片的长度小于第二寄生单元矩形贴片和第四寄生单元矩形贴片的长度，本发明选择0.3λ；其中本发明工作中心频率3.5GHz对应的一个波长长度为85.71毫米。
第二寄生单元矩形贴片和第四寄生单元矩形贴片分别与第一金属片和第二金属片间距小于0.4λ且大于0.1λ；
第一寄生单元矩形贴片和第三寄生单元矩形贴片分别与第二寄生单元矩形贴片和第四寄生单元矩形贴片的间距小于0.2λ且大于0.1λ。
进一步地，第一PIN管偏置电路包括第一限流电阻、第一电感和第二电感，第一电感和第二电感均通直流隔交流；
第一电感一端作为第一PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第一限流电阻和第一部分微带线靠近交指电容的位置；第二电感一端作为第一PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板。
进一步地，第二PIN管偏置电路包括第二限流电阻、第三电感和第四电感，第三电感和第四电感均通直流隔交流；
第三电感一端作为第二PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第二限流电阻和第二部分微带线靠近交指电容的位置；第四电感一端作为第二PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板。
进一步地，第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正负极分别外接直流电源，用于控制第一PIN管和第二PIN管的工作状态；
当直流电源正极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路正极、直流电源负极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路负极时，电流从直流电源正极流出经过第一电感或第三电感、第一限流电阻或第二限流电阻、第一部分微带线或第二部分微带线流入第一PIN管或第二PIN管，然后经过第一金属片或第二金属片，从第一金属片或第二金属片末端的第一金属化过孔或第二金属化过孔流入金属地板，最后从金属地板经过第二电感或第四电感回到直流电源负极，此时第一PIN管或第二PIN管处于导通状态，即闭合；
当直流电源负极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的正极相接，直流电源的正极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的负极相接，此时第一PIN管或第二PIN管处于截止状态，即断开。
进一步地，通过控制第一PIN管与第二PIN管的工作状态来实现天线辐射单元工作于三种不同的模式，具体如下：
当第一PIN管闭合，即处于导通状态，第二PIN管断开，即处于截止状态，天线处于第一模式1工作状态，辐射方向图朝左辐射；
当第一PIN管和第二PIN管均闭合，即均处于导通状态，天线处于第二模式2工作状态，辐射方向图同时朝左、朝右辐射即实现双向辐射；
当第一PIN管断开，第二PIN管闭合，天线处于第三模式3工作状态，辐射方向图朝右辐射。
进一步地，介质基板选择Rogers4003，厚度为1.524mm，微带线长度要大于金属地板长度，具体的区间选择为0.25λ～0.5λ。
相比与现有技术，本发明的优点在于：
1、本发明不需要较大的反射板，利用PIN管作为可重构器件，实现了一款剖面较低、尺寸小，工作于3.5GHz的方向图可重构天线。
2、在辐射结构中加入交指电容、并沿着交指电容中心往上开一条细小的缝隙并延伸到微带线的顶部，引入该设计既能保证两个PIN管在各自偏置电路的控制下独立工作，也能防止直流电沿着微带线经过接头进入网络分析仪而烧坏仪器，从而实现了天线三种方向图的可重构。
附图说明
图1为本发明实施例中一种基于PIN管的方向图可重构天线的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中一种基于PIN管的方向图可重构天线的天线辐射单元结构示意图；
图3为本发明实施例中一种基于PIN管的方向图可重构天线的带交指电容的天线辐射单元结构示意图；
图4为本发明实施例中一种基于PIN管的方向图可重构天线的俯视图；
图5为本发明实施例中工作在第一模式中的反射系数示意图；
图6为本发明实施例中工作在第一模式中3.5GHz时的辐射方向图；
图7为本发明实施例中工作在第一模式中随频率变化的增益图；
图8为本发明实施例中工作在第三模式中的反射系数示意图；
图9为本发明实施例中工作在第三模式中3.5GHz时的辐射方向图；
图10为本发明实施例中工作在第三模式中随频率变化的增益图；
图11为本发明实施例中工作在第二模式中的反射系数示意图；
图12为本发明实施例中工作在第二模式中3.5GHz时的辐射方向图；
图13为本发明实施例中工作在第二模式中随频率变化的增益图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的具体实施进行详细说明。
实施例：
一种基于PIN管的方向图可重构天线，如图1、图2、图3和图4所示，包括天线辐射单元、介质基板10、金属地板9、寄生单元、第一PIN管101、第二PIN管102、第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路；
所述天线辐射单元包括微带线8、第一金属片701和第二金属片702；
微带线、第一金属片701、第二金属片702、寄生单元、第一PIN管101和第二PIN管102位于介质基板的上表面；
金属地板位于介质基板的下表面；
微带线位于介质基板的上表面中心，微带线一端的两侧分别连接第一PIN管101和第二PIN管102的一端；第一PIN管101和第二PIN管102的另一端分别连接第一金属片701和第二金属片702的一端；
第一金属片和第二金属片的另一端分别通过穿过介质基板的第一金属化过孔401和第二金属化过孔402连接金属地板，为控制第一PIN管101和第二PIN管102的工作状态的第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路提供一个直流回路；
第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正极分别连接微带线的两侧，负极均连接金属地板。
本实施例中，采用线宽为50欧姆的微带线。
微带线一端设置嵌入了通交流阻直流的交指电容6，从交指电容6中间到微带线连接第一PIN管101和第二PIN管102的另一端开有缝隙，将微带线分为第一部分微带线801和第二部分微带线802；第一部分微带线801连接第一PIN管101，第二部分微带线802连接第二PIN管102；
使控制第一PIN管101和第二PIN管102的两组直流电源互相隔开，而不影响天线电磁波流向，并且保证了模式1、3方向图的对称性；
定义微带线朝向第一PIN管101的方向为左，微带线朝向第二PIN管102的方向为右。
进一步地，微带线连接第一PIN管101和第二PIN管102的一端的两侧先分别做削角处理再连接第一PIN管101和第二PIN管102。
进一步地，第一金属片701倾斜放置于与微带线8的第一部分微带线801的左侧，两者之间形成的夹角为45°；第一金属片701的一端与第一PIN管101的一端相连，第一金属片701的另一端通过第一金属化过孔401连接到金属地板9；
第二金属片702倾斜放置于与微带线8的第二部分微带线802的右侧，两者之间形成的夹角为45°；第二金属片702的一端与第二PIN管102的一端相连，第二金属片702的另一端通过第二金属化过孔402连接到金属地板9；
第二金属片702与第一金属片701关于微带线8左右对称。
天线辐射方向图主副瓣增益差不明显，定向性不好，因此需要在金属片前放置寄生单元，以提高天线辐射天线的定向性。
所述寄生单元包括第一寄生单元矩形贴片501、第二寄生单元矩形贴片502、第三寄生单元矩形贴片503和第四寄生单元矩形贴片504；
第一寄生单元矩形贴片501与第二寄生单元矩形贴片502均平行于第一金属片701，第一金属片701、第二寄生单元矩形贴片502和第一寄生单元矩形贴片501从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
第三寄生单元矩形贴片503与第四寄生单元矩形贴片504均平行于第二金属片702，第二金属片702、第四寄生单元矩形贴片504和第三寄生单元矩形贴片503从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
其中，第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504的长度选择区间为0.25～0.46个波长λ，本实施例中，第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504的长度为0.31λ，第一寄生单元矩形贴片501和第三寄生单元矩形贴片503的长度小于第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504的长度，本实施例中，第一寄生单元矩形贴片501和第三寄生单元矩形贴片503的长度为0.3λ；本实施例中，天线工作中心频率3.5GHz对应的一个波长长度为85.71毫米，中半波长长度为42.86毫米。
第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504分别与第一金属片701和第二金属片702间距小于0.4λ且大于0.1λ，本实施例中，第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504分别与第一金属片701和第二金属片702间距0.2λ17.14毫米；
第一寄生单元矩形贴片501和第三寄生单元矩形贴片503分别与第二寄生单元矩形贴片502和第四寄生单元矩形贴片504的间距小于0.2λ且大于0.1λ，本实施例中，间距为0.15λ12.86mm。
本实施例中，引入寄生单元后，天线阻抗带宽为3.24GHz～3.65GHz,在3.5GHz时xoy面定向辐射模式增益提高约1.6dB，两个方向增益差提高了约3dB,达到5dB。
第一PIN管偏置电路包括第一限流电阻201、第一电感301和第二电感302，第一电感301和第二电感302均通直流隔交流；
第一电感301一端作为第一PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第一限流电阻201和第一部分微带线靠近交指电容6的位置；第二电感302一端作为第一PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板9。
第二PIN管偏置电路包括第二限流电阻202、第三电感303和第四电感304，第三电感303和第四电感304均通直流隔交流；
第三电感303一端作为第二PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第二限流电阻202和第二部分微带线靠近交指电容6的位置；第四电感304一端作为第二PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板9。
第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正负极分别外接直流电源，用于控制第一PIN管101和第二PIN管102的工作状态；
当直流电源正极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路正极、直流电源负极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路负极时，电流从直流电源正极流出经过第一电感301或第三电感303、第一限流电阻201或第二限流电阻202、第一部分微带线或第二部分微带线流入第一PIN管101或第二PIN管102，然后经过第一金属片701或第二金属片702，从第一金属片701或第二金属片702末端的第一金属化过孔401或第二金属化过孔402流入金属地板，最后从金属地板经过第二电感302或第四电感304回到直流电源负极，此时第一PIN管101或第二PIN管102处于导通状态，即闭合；
当直流电源负极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的正极相接，直流电源的正极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的负极相接，此时第一PIN管101或第二PIN管102处于截止状态，即断开。
通过控制第一PIN管101与第二PIN管102的工作状态来实现天线辐射单元工作于三种不同的模式，具体如下：
当第一PIN管101闭合，即处于导通状态，第二PIN管102断开，即处于截止状态，天线处于第一模式1工作状态，辐射方向图朝左辐射；
当第一PIN管101和第二PIN管102均闭合，即均处于导通状态，天线处于第二模式2工作状态，辐射方向图同时朝左、朝右辐射即实现双向辐射；
当第一PIN管101断开，第二PIN管102闭合，天线处于第三模式3工作状态，辐射方向图朝右辐射。
本实施例中，介质基板选择Rogers4003，厚度为1.524mm，微带线长度要大于金属地板长度，具体为0.45λ，微带线8比金属地板长度9大38.24mm。
图4为本发明天线的俯视图，本实施例中，图5、图6和图7为天线处于第一模式1工作状态的仿真性能。图5为S11参数，由图可知天线处于第一模式1工作状态时的阻抗带宽为3.24GHz～3.65GHz，相对带宽为11.9％。图6给出天线处于第一模式1工作状态时在3.5GHz时的辐射方向图，图7给出在最大辐射方向上，增益随频率的变化，由图可知天线处于第一模式1工作状态时在3.5GHz时的方向图最大辐射方向指向为xoy面的-50°，增益为6.53dBi。
实施例2：
本实施例中，图8、图9、图10为天线处于第三模式3工作状态时的仿真性能。图8为S11参数，由图可知天线处于第三模式3工作状态时的阻抗带宽为3.27GHz～3.67GHz，相对带宽为11.5％。图9给出3.5GHz时天线处于第三模式3工作状态时的辐射方向图，图10给出在最大辐射方向上，增益随频率的变化，由图可知天线处于第三模式3工作状态时在3.5GHz时的方向图最大辐射方向指向为xoy面的50°，增益为6.42dBi。
实施例3：
本实施例中，图11、图12和图13为天线处于第二模式2工作状态时的仿真性能。图11为S11参数，由图可知天线处于第二模式2工作状态时的阻抗带宽为3.26GHz～3.66GHz，相对带宽为11.5％。图12给出3.5GHz时天线处于第二模式2工作状态时的辐射方向图，图13给出在最大辐射方向上，增益随频率的变化，因为天线处于第二模式2工作状态时为双向辐射模式即方向图存在两个最大波瓣，因此在3.5GHz时的方向图最大辐射方向指向为xoy面的-50°和50°，增益分别为4.57dBi与4.45dBi。

Claims (10)

1.一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，包括天线辐射单元、介质基板(10)、金属地板(9)、寄生单元、第一PIN管(101)、第二PIN管(102)、第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路；
所述天线辐射单元包括微带线(8)、第一金属片(701)和第二金属片(702)；
微带线、第一金属片(701)、第二金属片(702)、寄生单元、第一PIN管(101)和第二PIN管(102)位于介质基板的上表面；
金属地板位于介质基板的下表面；
微带线位于介质基板的上表面中心，微带线一端的两侧分别连接第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的一端；第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的另一端分别连接第一金属片(701)和第二金属片(702)的一端；
第一金属片和第二金属片的另一端分别通过穿过介质基板的第一金属化过孔(401)和第二金属化过孔(402)连接金属地板，为控制第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的工作状态的第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路提供一个直流回路；
第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正极分别连接微带线的两侧，负极均连接金属地板。
2.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，微带线一端设置嵌入了通交流阻直流的交指电容(6)，从交指电容(6)中间到微带线连接第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的另一端开有缝隙，将微带线分为第一部分微带线(801)和第二部分微带线(802)；第一部分微带线(801)连接第一PIN管(101)，第二部分微带线(802)连接第二PIN管(102)；
使控制第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的两组直流电源互相隔开，而不影响天线电磁波流向；
定义微带线朝向第一PIN管(101)的方向为左，微带线朝向第二PIN管(102)的方向为右。
3.根据权利要求2所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，微带线连接第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的一端的两侧先分别做削角处理再连接第一PIN管(101)和第二PIN管(102)。
4.根据权利要求2所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，第一金属片(701)倾斜放置于与微带线(8)的第一部分微带线(801)的左侧，两者之间形成的夹角为45°；第一金属片(701)的一端与第一PIN管(101)的一端相连，第一金属片(701)的另一端通过第一金属化过孔(401)连接到金属地板(9)；
第二金属片(702)倾斜放置于与微带线(8)的第二部分微带线(802)的右侧，两者之间形成的夹角为45°；第二金属片(702)的一端与第二PIN管(102)的一端相连，第二金属片(702)的另一端通过第二金属化过孔(402)连接到金属地板(9)；
第二金属片(702)与第一金属片(701)关于微带线(8)左右对称。
5.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，所述寄生单元包括第一寄生单元矩形贴片(501)、第二寄生单元矩形贴片(502)、第三寄生单元矩形贴片(503)和第四寄生单元矩形贴片(504)；
第一寄生单元矩形贴片(501)与第二寄生单元矩形贴片(502)均平行于第一金属片(701)，第一金属片(701)、第二寄生单元矩形贴片(502)和第一寄生单元矩形贴片(501)从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
第三寄生单元矩形贴片(503)与第四寄生单元矩形贴片(504)均平行于第二金属片(702)，第二金属片(702)、第四寄生单元矩形贴片(504)和第三寄生单元矩形贴片(503)从介质基板的上表面中心向外顺次排列；
其中，第二寄生单元矩形贴片(502)和第四寄生单元矩形贴片(504)的长度选择区间为0.25～0.46个波长λ，(其中半波长长度为42.86毫米)本发明选择0.31λ，第一寄生单元矩形贴片(501)和第三寄生单元矩形贴片(503)的长度小于第二寄生单元矩形贴片(502)和第四寄生单元矩形贴片(504)的长度，本发明选择0.3λ；其中本发明工作中心频率3.5GHz对应的一个波长长度为85.71毫米；
第二寄生单元矩形贴片(502)和第四寄生单元矩形贴片(504)分别与第一金属片(701)和第二金属片(702)间距小于0.4λ且大于0.1λ；
第一寄生单元矩形贴片(501)和第三寄生单元矩形贴片(503)分别与第二寄生单元矩形贴片(502)和第四寄生单元矩形贴片(504)的间距小于0.2λ且大于0.1λ。
6.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，第一PIN管偏置电路包括第一限流电阻(201)、第一电感(301)和第二电感(302)，第一电感(301)和第二电感(302)均通直流隔交流；
第一电感(301)一端作为第一PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第一限流电阻(201)和第一部分微带线靠近交指电容(6)的位置；第二电感(302)一端作为第一PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板(9)。
7.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，第二PIN管偏置电路包括第二限流电阻(202)、第三电感(303)和第四电感(304)，第三电感(303)和第四电感(304)均通直流隔交流；
第三电感(303)一端作为第二PIN管偏置电路的正极，另一端顺次连接第二限流电阻(202)和第二部分微带线靠近交指电容(6)的位置；第四电感(304)一端作为第二PIN管偏置电路的负极，另一端连接金属地板(9)。
8.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，第一PIN管偏置电路和第二PIN管偏置电路的正负极分别外接直流电源，用于控制第一PIN管(101)和第二PIN管(102)的工作状态；
当直流电源正极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路正极、直流电源负极接在第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路负极时，电流从直流电源正极流出经过第一电感(301)或第三电感(303)、第一限流电阻(201)或第二限流电阻(202)、第一部分微带线或第二部分微带线流入第一PIN管(101)或第二PIN管(102)，然后经过第一金属片(701)或第二金属片(702)，从第一金属片(701)或第二金属片(702)末端的第一金属化过孔(401)或第二金属化过孔(402)流入金属地板，最后从金属地板经过第二电感(302)或第四电感(304)回到直流电源负极，此时第一PIN管(101)或第二PIN管(102)处于导通状态，即闭合；
当直流电源负极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的正极相接，直流电源的正极与第一PIN管偏置电路或第二PIN管偏置电路的负极相接，此时第一PIN管(101)或第二PIN管(102)处于截止状态，即断开。
9.根据权利要求1所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，通过控制第一PIN管(101)与第二PIN管(102)的工作状态来实现天线辐射单元工作于三种不同的模式，具体如下：
当第一PIN管(101)闭合，即处于导通状态，第二PIN管(102)断开，即处于截止状态，天线处于第一模式1工作状态，辐射方向图朝左辐射；
当第一PIN管(101)和第二PIN管(102)均闭合，即均处于导通状态，天线处于第二模式2工作状态，辐射方向图同时朝左、朝右辐射即实现双向辐射；
当第一PIN管(101)断开，第二PIN管(102)闭合，天线处于第三模式3工作状态，辐射方向图朝右辐射。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种基于PIN管的方向图可重构天线，其特征在于，介质基板选择Rogers4003，厚度为1.524mm，微带线长度要大于金属地板长度，具体的区间选择为0.25λ～0.5λ。
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