基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置及方法，属于天线技术领域，首先，输入射频信号；其次，利用射频开关阵列选择介质集成波导上的输入端口，并根据选择对应的输入端口，利用传输线将射频信号传输至介质集成波导上，实现基于射频开关电路的单辐射方向图与极化的重构。本发明专利技术通过对天线方向图的重构，可以实现对不同方向、不同极化方式的设备进行定向通信，同时采用射频开关阵列进行控制，实现快速重构方向图的切换，从而实现同时多点通信。本发明专利技术通过重构天线的阵列扩展性能，易于提高通信的定向性和安全性，可以用于未来无人机编队间的定向通信和数据传输。

【技术实现步骤摘要】
基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置及方法
本专利技术属于天线
，尤其涉及一种基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置及方法。
技术介绍
传统的天线极化方向图重构技术通常采用对天线辐射单元的冗余设计实现。具体方式为水平极化方式设计一型辐射单元，垂直极化方式时再设计一型辐射单元，将两个辐射单元集成在一起，通过单个或多个端口进行输入，从而产生方向图重构，其存在结构设计复杂、天线辐射单元之间隔离度不高、难以形成阵列、方向性增益低等缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置及方法，通过对天线方向图的重构，可以实现对不同方向、不同极化方式的设备进行定向通信，同时采用射频开关阵列进行控制，实现快速的重构方向图切换，从而实现同时多点通信。重构天线的阵列扩展性能，易于提高通信的定向性和安全性。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供一种基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，包括传输线、射频开关阵列以及上下对称设置的介质集成波导；所述介质集成波导上设有开槽，构成辐射缝隙天线阵，且所述介质集成波导上分别设置有第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口以及第四输入端口；所述射频开关阵列包括第一双刀双掷开关，以及分别与所述第一双刀双掷开关连接的第二双刀双掷开关以及第三双刀双掷开关；外部射频信号通过射频开关阵列以及传输线与介质集成波导的四个端口连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对天线方向图的重构，可以实现对不同方向、不同极化方式的设备进行定向通信，同时采用射频开关阵列进行控制，实现快速的重构方向图切换，从而实现同时多点通信，本专利技术通过重构天线的阵列扩展性能，易于提高通信的定向性和安全性。本专利技术可以用于未来无人机编队间的定向通信和数据传输。进一步地，所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙与介质集成波导的窄壁呈45°角，且所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙均为斜缝结构。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术在介质集成波导结构上开槽，构成缝隙天线阵的方式实现，辐射缝隙与波导窄壁成45°角，为斜缝隙结构，采用此结构在介质集成波导的左边进行射频输入，可产生-θ角度的辐射方向图，从介质集成波导的右边进行射频输入，可产生θ角度的辐射方向图。再进一步地，所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙为90°角，上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中介质集成波导采用上下对称设计，共计4个端口，利用上下两部分介质集成波导中缝隙天线阵辐射单元之间的90°夹角，当上下两部分输入信号相位相差90°，且同时从左边两个端口输入或同时从右边两个端口输入时，形成圆极化方向图。再进一步地，所述介质集成波导中射频信号的相位差为90°。上述进一步方案的有益效果是：利用上下两部分介质集成波导中缝隙天线阵辐射单元之间的90°夹角，当上下两部分输入信号相位相差90°，且同时从左边两个端口输入或同时从右边两个端口输入时，形成圆极化方向图。基于上述系统，本专利技术还提供了一种基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装方法，包括以下步骤：S1、输入射频信号；S2、利用射频开关阵列选择介质集成波导上的输入端口，并根据选择对应的输入端口，利用传输线将射频信号传输至介质集成波导上，实现基于射频开关电路的单辐射方向图与极化的重构。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对天线方向图的重构，可以实现对不同方向、不同极化方式的设备进行定向通信。同时采用射频开关阵列进行控制，实现快速的重构方向图切换，从而实现同时多点通信。重构天线的阵列扩展性能，易于提高通信的定向性和安全性。该专利技术可以用于未来无人机编队间的定向通信和数据传输。进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：S201、判断第一双刀双掷开关的上支路是否导通，且下支路是否截止，若是，则进入步骤S202，否则，进入步骤S206；S202、判断是否选择介质集成波导上的第一输入端口输入射频信号，若是，则进入步骤S203，否则，进入步骤S204；S203、利用传输线将射频信号传送至介质集成波导的第一输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成-θ方向线极化辐射波束，实现基于射频开关电路的单辐射方向图与极化的重构；S204、判断是否选择介质集成波导的第一输入端口和第二输入端口同时输入射频信号，若是，则进入步骤S205，否则，进入步骤S206；S205、利用传输线将射频信号同时传送至介质集成波导的第一输入端口和第二输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成天线平面的法线方向线极化辐射波束，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；S206、判断第一双刀双掷开关的上支路是否截止，且下支路是否导通，若是，则进入步骤S207，否则，第一双刀双掷开关的上下支路均导通，并进入步骤S2010；S207、判断是否选择介质集成波导上的第三输入端口和第四输入端口同时输入射频信号，若是，进入S208，否则，进入步骤S209；S208、利用传输线将射频信号同时传送至介质集成波导的第三输入端口和第四输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成天线平面的法线方向线极化辐射波束，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；S209、利用传输线将射频信号传送至介质集成波导的第三输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成θ方向线极化辐射波束，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；以及利用传输线将射频信号传送至介质集成波导的第四输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成-θ方向线极化辐射波束，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；S2010、判断第一双刀双掷开关的上支路是否选择介质集成波导的第一输入端口输入射频信号，且第一双刀双掷开关的下支路是否选择介质集成波导的第四输入端口输入射频信号，若是，则进入步骤S2011，否则，进入步骤S2012；S2011、利用传输线将射频信号同时传送至介质集成波导的第一输入端口和第四输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成-θ方向圆极化波，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；S2012、由第一双刀双掷开关的上支路选择介质集成波导的第二输入端口输入射频信号，且由第一双刀双掷开关的下支路选择介质集成波导的第三输入端口输入射频信号，并利用传输线将射频信号同时传送至介质集成波导的第二输入端口和第三输入端口，通过辐射缝隙进行辐射，形成θ方向圆极化波，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术采用单个天线辐射器形成线极化、圆极化的极化方式和不同方向的辐射方向图，本专利技术的天线辐射器采用阵列设计，便于扩展，易于对天线增益进行设计；本专利技术在天线输入端采用射频开关阵列进行输入方式的选择，形成可重构方向图，结构简单，容易实现，从而实现同时多点通信；本专利技术采用的天线对天线方向图及极化方式进行重构，根据具体应用需求实现对不同方向、不同极化方式的设备进行定向通信；本专利技术采用射频开关阵列进行控制，实现快速的重构方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，其特征在于，包括传输线、射频开关阵列以及上下对称设置的介质集成波导；/n所述介质集成波导上设有开槽，构成辐射缝隙天线阵，且所述介质集成波导上分别设置有第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口以及第四输入端口；所述射频开关阵列包括第一双刀双掷开关，以及分别与所述第一双刀双掷开关连接的第二双刀双掷开关以及第三双刀双掷开关；外部射频信号通过射频开关阵列以及传输线与介质集成波导的四个端口连接。/n

【技术特征摘要】
1.基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，其特征在于，包括传输线、射频开关阵列以及上下对称设置的介质集成波导；
所述介质集成波导上设有开槽，构成辐射缝隙天线阵，且所述介质集成波导上分别设置有第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口以及第四输入端口；所述射频开关阵列包括第一双刀双掷开关，以及分别与所述第一双刀双掷开关连接的第二双刀双掷开关以及第三双刀双掷开关；外部射频信号通过射频开关阵列以及传输线与介质集成波导的四个端口连接。


2.根据权利要求1所述的基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，其特征在于，所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙与介质集成波导的窄壁呈45°角，且所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙均为斜缝结构。


3.根据权利要求2所述的基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，其特征在于，所述辐射缝隙天线阵中的辐射缝隙为90°角。


4.根据权利要求3所述的基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置，其特征在于，所述介质集成波导中射频信号的相位差为90°。


5.如权利要求1-4中任一所述的基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构装置的重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、输入射频信号；
S2、利用射频开关阵列选择介质集成波导上的输入端口，并根据选择对应的输入端口，利用传输线将射频信号传输至介质集成波导上，实现基于射频开关电路的单辐射方向图与极化的重构。


6.根据权利要求5所述的基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S201、判断第一双刀双掷开关的上支路是否导通，且下支路是否截止，若是，则进入步骤S202，否则，进入步骤S206；
S202、判断是否选择介质集成波导上的第一输入端口输入射频信号，若是，则进入步骤S203，否则，进入步骤S204；
S203、利用传输线将射频信号传送至介质集成波导的第一输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成-θ方向线极化辐射波束，实现基于射频开关电路的单辐射方向图与极化的重构；
S204、判断是否选择介质集成波导的第一输入端口和第二输入端口同时输入射频信号，若是，则进入步骤S205，否则，进入步骤S206；
S205、利用传输线将射频信号同时传送至介质集成波导的第一输入端口和第二输入端口，并通过辐射缝隙进行辐射，形成天线平面的法线方向线极化辐射波束，实现基于射频开关的单辐射体方向图与极化重构；
S206、判断第一双刀双掷开关的上支路是否截止，且下支路是否导通，若是，则进入步骤S207，否...

【专利技术属性】
技术研发人员：江婉，黄永茂，郭奕，周婷，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51