CN204885428U - 一种双频双极化可重构微带天线 - Google Patents
一种双频双极化可重构微带天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种双频双极化可重构微带天线，其中，所述微带天线包括一反射板、馈电探针以及位于所述反射板上的介质基板，所述介质基板上设置有一矩形辐射贴片，所述馈电探针贯穿于所述矩形辐射贴片和反射板；所述馈电探针位于所述矩形辐射贴片的一条对角线上；所述微带天线还包括有一调谐短截线和PIN二极管，所述调谐短截线通过所述PIN二极管连接于所述矩形辐射贴片。通过本实用新型，使得在不改变馈电位置的条件下，通过偏置电压控制PIN二极管的通断，实现高频左旋圆极化和低频右旋圆极化之间的切换，且其操作简单易实现，具有极高的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频双极化可重构微带天线。
背景技术
天线是每个无线系统必不可少的基本部件，随着通信、雷达和导航系统的迅猛发展，对各种类型的天线的需求也是与日俱增。在一艘舰船或者一个车辆上往往有许多不同的通信系统，如全球定位系统、卫星通信、短波通信和移动通信系统等等。这些无线系统需要工作在不同的工作频率和模式的天线，这就使得平台上的负载重量不断增加，而且搭建天线所需的费用也不断上升，同时，各天线之间的电磁干扰也非常大，严重影响系统的正常工作。为了减轻平台上负载的天线重量、降低成本、减小平台的雷达散射截面、实现良好的电磁兼容等特性，天线需要能满足工作在多个频段、多个模式等的要求。
一种新颖的，并且越来越引起天线设计领域关注的天线技术-可重构天线技术在这种形势下被提出。可重构天线能够在不改变其机械结构的情况下，通过非机械的手段来改变其关键的特性参数，如工作频率、极化方式、辐射方向图、雷达散射截面和输入阻抗等等。该技术主要是通过使用MEMS开关或者PIN二极管开关控制天线的辐射结构来实现工作模式的切换。可重构天线的应用范围非常广泛，从军事应用到商业应用，尤其是现在飞速发展的无线通信和导航领域，但其技术还未成熟，还有很大的发展空间。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双频双极化可重构微带天线，取代了原先两部天线才能完成的工作，且本实用新型所述微带天线的结构简单，相对减少了天线所用的空间，减轻了天线系统的重量。
本实用新型的技术方案如下：
一种双频双极化可重构微带天线，其中，所述微带天线包括一反射板、馈电探针以及位于所述反射板上的介质基板，所述介质基板上设置有一矩形辐射贴片，所述馈电探针贯穿于所述矩形辐射贴片和反射板；所述馈电探针位于所述矩形辐射贴片的一条对角线上；所述微带天线还包括有一调谐短截线和PIN二极管，所述调谐短截线通过所述PIN二极管连接于所述矩形辐射贴片。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述调谐短截线还连接有一λ/4传输线。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述λ/4传输线的末端上设置有一金属过孔或短路针。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述反射板和介质基板均为正方形。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述反射板和所述介质基板的边长均为40mm。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述矩形辐射贴片为矩形，且其长为16.9mm，宽为15.4mm。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述调谐短截线为矩形，其长为6mm，宽为2mm。
所述双频双极化可重构微带天线，其中，所述λ/4传输线的长为8.3mm，宽为0.2mm。
有益效果：本实用新型提供一种双频双极化可重构微带天线，其中，所述微带天线包括一反射板、馈电探针以及位于所述反射板上的介质基板，所述介质基板上设置有一矩形辐射贴片，所述馈电探针贯穿于所述矩形辐射贴片和反射板；所述馈电探针位于所述矩形辐射贴片的一条对角线上；所述微带天线还包括有一调谐短截线和PIN二极管，所述调谐短截线通过所述PIN二极管连接于所述矩形辐射贴片。通过本实用新型，使得在不改变馈电位置的条件下，通过偏置电压控制PIN二极管的通断，实现高频、左旋圆极化和低频、右旋圆极化之间的切换，一个天线工作在两个频率、两种模式，且其操作简单易实现，具有极高的实用性。
附图说明
图1为本实用新型所述双频双极化可重构的微带天线的结构示意图。
图2为图1中所述微带天线沿竖直方向通过馈电探针的剖视图（图1中AA处的剖视图）。
图3为本实用新型所述双频双极化可重构的微带天线中PIN二极管的结构示意图。
图4为本实用新型所述双频双极化可重构的微带天线的S参数图。
图5为本实用新型所述双频双极化可重构的微带天线的增益方向图。
图6为本实用新型所述双频双极化可重构的微带天线的轴比图。
具体实施方式
本实用新型提供一种双频双极化可重构微带天线，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参见图1及图2，本实用新型提供一种双频双极化可重构微带天线，其中，所述微带天线包括一反射板3、馈电探针4以及位于所述反射板3上的介质基板2，其中，所述介质基板2的介电常数εr为2.65，且其厚度等于3mm，另外所述介质基板2上设置有一矩形辐射贴片1。具体地，所述馈电探针4贯穿于所述矩形辐射贴片1和反射板3；换言之，所述馈电探针4由上到下依次穿过矩形辐射贴片1、介质基板2以及反射板3，并且所述馈电探针4的上端连接于所述矩形辐射贴片1，所述馈电探针4的下端连接于所述反射板3。需要说明的是，所述反射板3和所述介质基板2的面积一样，且二者完全重叠，而所述矩形辐射贴片1为矩形结构，且其位于所述反射板2的正中间位置上。
优选地，所述馈电探针4位于所述矩形辐射贴片1的一条对角线上。进一步地，所述馈电探针4位于矩形辐射贴片1从左上角到右下角的对角线上的靠右下方向，这样能激发两个正交模式即TM01和TM10。当TM01和TM10这两个模式的线极化波幅度相同，相位相差90°时，就能得到圆极化波的辐射。对于TM01模式电流沿短边方向流动，而对于TM10模式，电流沿长边方向流动。
本实用新型提出了一种双频双极化可重构微带天线，在不改变馈电位置的条件下，通过偏置电压控制PIN二极管的通断，实现高频左旋圆极化，低频右旋圆极化的切换，本实用新型所述微带天线工作在两个频率、两种模式下。
如图3所示，所述微带天线还包括有一调谐短截线6和PIN二极管5，所述调谐短截线6通过所述PIN二极管5连接于所述矩形辐射贴片1；通过控制所述PIN二极管5的通断使得所述微带天线在2种工作模式下能任意切换，且无需改变馈电位置，极具便利性和实用性。当PIN二极管断开时，辐射贴片1几乎没有受到调谐短截线6的影响，当PIN二极管导通时，沿短边方向流动的TM01模式的电流路径将被延长，频率将会降低。但是不管PIN二极管是导通还是断开，TM10模式都几乎不受影响。分别用Ly和Lx代表TM01和TM10的共振长度，当PIN二极管断开时，Lx和Ly分别由矩形辐射贴片的长度L和宽度W决定（L＞W）。调整L和W，当TM01模式领先TM10模式90°时，左旋圆极化形成。当PIN二极管导通时，Ly被调谐短截线微扰，电流路径延长，Lx和Ly分别由矩形辐射贴片的长度L和宽度W+△Lt决定，△Lt为调谐短截线对共振长度的影响。当W＜L＜△Lt满足时，调节短截线的长度使当TM10模式领先TM01模式90°时，右旋圆极化形成。
而当馈电探针的位置位于矩形辐射贴片1的左下角到右上角对角线上右上部分时，则PIN二极管开关断开时为高频、为右旋圆极化，PIN二极管开关导通时为低频、为左旋圆极化。
进一步地，所述调谐短截线6还连接有一λ/4传输线7，所述λ/4传输线7的末端上设置有一金属过孔或短路针8。其中，所述调谐短截线6为矩形，其长为6mm，宽为2m；而所述λ/4传输线7的长为8.3mm，宽为0.2mm。
较佳实施例中，所述反射板3和介质基板2均为正方形。具体地，所述反射板3和所述介质基板2的边长均为40mm。即在本实施例中，所述反射板3和所述介质基板2为完全重叠放置的，而所述矩形辐射贴片1的面积小于所述介质基板2的面积。优选地，所述矩形辐射贴片1的长为L=16.9mm，宽为W=15.4mm。
如图4-图6所示，图4-图6为仿真结果，其中带有三角形的线为PIN二极管导通时的参数，未带有三角形的线为PIN二极管断开时的参数。从图4可以看出PIN二极管开关断开时工作在高频模式f=4.9GHz，PIN二极管导通时工作在低频模式f=4.68GHz，两种情况下天线的S参数都在-10dB以下；从图5可以看出，二极管开关断开时为左旋圆极化（LHCP），二极管开关导通时为右旋圆极化（RHCP）；图6表明PIN二极管断开和导通两种情况下，所述天线的圆极化性能良好。
综上所述，本实用新型提供一种双频双极化可重构微带天线，其中，所述微带天线包括一反射板、馈电探针以及位于所述反射板上的介质基板，所述介质基板上设置有一矩形辐射贴片，所述馈电探针贯穿于所述矩形辐射贴片和反射板；所述馈电探针位于所述矩形辐射贴片的一条对角线上；所述微带天线还包括有一调谐短截线和PIN二极管，所述调谐短截线通过所述PIN二极管连接于所述矩形辐射贴片。通过本实用新型，使得在不改变馈电位置的条件下，通过偏置电压控制PIN二极管的通断，实现高频左旋圆极化和低频右旋圆极化之间的切换，且其操作简单易实现，具有极高的实用性。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述微带天线包括一反射板、馈电探针以及位于所述反射板上的介质基板，所述介质基板上设置有一矩形辐射贴片，所述馈电探针贯穿于所述矩形辐射贴片和反射板；
所述馈电探针位于所述矩形辐射贴片的一条对角线上；
所述微带天线还包括有一调谐短截线和PIN二极管，所述调谐短截线通过所述PIN二极管连接于所述矩形辐射贴片。
2.根据权利要求1所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述调谐短截线还连接有一λ/4传输线。
3.根据权利要求2所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述λ/4传输线的末端上设置有一金属过孔或短路针。
4.根据权利要求1所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述反射板和介质基板均为正方形。
5.根据权利要求4所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述反射板和所述介质基板的边长均为40mm。
6.根据权利要求1所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述矩形辐射贴片为矩形，且其长为16.9mm，宽为15.4mm。
7.根据权利要求1所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述调谐短截线为矩形，其长为6mm，宽为2mm。
8.根据权利要求2所述双频双极化可重构微带天线，其特征在于，所述λ/4传输线的长为8.3mm，宽为0.2mm。
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