一种具有360制造技术

本申请提供一种具有360

【技术实现步骤摘要】
一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线


[0001]本专利技术涉及天线
，具体为一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线。

技术介绍

[0002]在现代通信系统中，例如城镇道路上的通信，严重的多径效应、多径反射与散射是无可避免的，因此传统的单一辐射模式的天线是难于满足现今的复杂道路环境的。为了提高传输系统的覆盖率、效率和信道容量，具有多个波束切换功能的方向图可重构天线被用于无线通信系统中。方向图可重构天线也在很多应用场景中，诸如无线局域网、蜂窝基站通信、导航链路系统中都已被广泛研究。另一方面端射天线是一种最大辐射方向平行于辐射体表面的天线，具有高增益的性能。然而在一些通信场景中，例如大的会议室，通常会将天线安装到屋顶，此时端射式的天线不再适用，取而代之一些具有倾角的定向辐射天线更适用。因此具有低剖面、倾斜波束、高增益的方向图可重构天线受到了广泛关注。然而现存的倾斜波束的方向图天线类型并不多见，并且常见的端射类型的方向图可重构天线有八木天线、结合了电偶极子和磁偶极子从而形成的惠更斯源天线以及一些通过开关控制的频率选择表面(frequency selective surface，FSS)天线。这些天线通常面临结构不具有对称性，剖面高不易于安装集成使用，无法迎合现今无线通信技术小型化和集成化的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是提供一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线。
[0004]本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括介质基板；以及贴设在所述介质基板下表面的金属带槽地板；
[0005]所述介质基板的上表面贴设有圆形贴片和若干T形单极子，若干T形单极子分别通过开关组件与金属带槽地板连接，所述T形单极子用于激励起圆形贴片两端边沿的等效磁流，若干开关组件通过控制通断状态的组合产生可重构微带天线的倾斜波束方向图；
[0006]所述金属带槽地板的下方还设置有用于激励圆形贴片和金属带槽地板的同轴电缆，所述同轴电缆的内、外导体分别与所述圆形贴片和金属带槽地板的几何中心连接。
[0007]进一步，所述T形单极子的数量为四个；
[0008]所述T形单极子包括矩形条带，以及连接在所述矩形条带一端的扇形条带。
[0009]进一步，所述圆形贴片上切割有沿其圆心等角度阵列设置的四个矩形通槽；
[0010]所述矩形通槽沿所述圆形贴片的径向设置，四个矩形条带的另一端分别设置在四个矩形通槽内，所述矩形条带与所述矩形通槽平行设置形成交指电容耦合结构，用于改善可重构微带天线的阻抗匹配。
[0011]进一步，所述开关组件均包括三个金属柱，三个金属柱的一端均与所述扇形条带连接，三个金属柱中两侧的两个金属柱关于所述矩形条带对称设置，中间的一个金属柱位于所述矩形条带的中心线上，所述金属柱用于激励起中间圆形贴片不与其接触的两端的等
效磁流，并且两个所等效的磁流具有幅度和相位差，能够形成倾斜波束的方向图。
[0012]进一步，所述金属带槽地板上开设有若干与金属柱一一对应的环形槽；
[0013]所述环形槽将金属带槽地板分割为内侧地板和外侧地板，每个内侧地板均通过两个矩形开关与外侧地板连接，三个金属柱的另一端分别与一个内侧地板连接。
[0014]进一步，所述圆形贴片与T形单极子均为厚度相同的覆铜薄膜；
[0015]所述圆形贴片的半径R1为9mm，所述矩形通槽的长度L1为3.9mm，所述矩形通槽的宽度W1为0.6mm；
[0016]所述矩形条带的长度L2为4mm，所述矩形条带的宽度W2为0.4mm，所述扇形条带的宽度W2为1.5mm，所述扇形条带的角度A1为80deg；
[0017]所述圆形贴片与T形单极子之间的缝隙距离gap1为0.25mm；
[0018]所述金属柱的半径R2为0.25mm，所述圆形贴片经过两侧的金属柱圆心的径向线与矩形条带中心线的夹角A2为8deg。
[0019]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：
[0020]1、本专利技术通过两对接地金属柱用于产生两组等效磁流，两组等效磁流存在对应的相位差与幅度，因此能将双锥形波束的其中一侧波束成功抵消其辐射，产生一个具有30
°
倾角的端射辐射方向图。
[0021]2、本专利技术的天线与传统的单极子天线相比，结合了微带天线的低剖面优势，剖面高度为0.035λg，易于加工集成，良好的定向辐射特性，增益峰值8.8dBi，使用理想的开关进行波束状态的切换，可以实现360
°
的周向波束覆盖。使用同轴电缆中心馈电，天线结构简单，辐射效率高达95％。
[0022]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
[0023]本专利技术的附图说明如下。
[0024]图1是本专利技术具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线的立体示意图。
[0025]图2是本专利技术具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线的俯视图。
[0026]图3是本专利技术具有360
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周向波束覆盖的可重构微带天线中圆形贴片的俯视图。
[0027]图4是本专利技术具有360
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周向波束覆盖的可重构微带天线中T形单极子的俯视图。
[0028]图5是本专利技术具有360
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周向波束覆盖的可重构微带天线中带金属柱、矩形开关与金属带槽地板连接的示意图。
[0029]图6是本专利技术具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线实施例的反射系数曲线图。
[0030]图7为本专利技术具有360
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周向波束覆盖的可重构微带天线实施例的仿真的增益随频率变化的曲线图。
[0031]图8为本专利技术具有360
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周向波束覆盖的可重构微带天线的仿真的效率曲线图。
[0032]图9为本专利技术具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线在5.32GHz的不同工作状
态下的水平面二维方向图。
[0033]图10为本专利技术具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线在5.32GHz的工作状态Ⅰ下的归一化垂直面方向图。
[0034]图中：1
‑
介质基板；2
‑
金属带槽地板；3
‑
圆形贴片；31
‑
矩形通槽；4
‑
T形单极子；5
‑
开关组件；6
‑
同轴电缆；21
‑
环形槽；22
‑
内侧地板；23
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线，其特征在于，包括介质基板(1)；以及贴设在所述介质基板(1)下表面的金属带槽地板(2)；所述介质基板(1)的上表面贴设有圆形贴片(3)和若干T形单极子(4)，若干T形单极子(4)分别通过开关组件(5)与金属带槽地板(2)连接，所述T形单极子(4)用于激励起圆形贴片(3)两端边沿的等效磁流，若干开关组件(5)通过控制通断状态的组合产生可重构微带天线的倾斜波束方向图；所述金属带槽地板(2)的下方还设置有用于激励圆形贴片(3)和金属带槽地板(2)的同轴电缆(6)，所述同轴电缆(6)的内、外导体分别与所述圆形贴片(3)和金属带槽地板(2)的几何中心连接。2.如权利要求1所述的一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线，其特征在于，所述T形单极子(4)的数量为四个；所述T形单极子(4)包括矩形条带(41)，以及连接在所述矩形条带(41)一端的扇形条带(42)。3.如权利要求2所述的一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线，其特征在于，所述圆形贴片(3)上切割有沿其圆心等角度阵列设置的四个矩形通槽(31)；所述矩形通槽(31)沿所述圆形贴片(3)的径向设置，四个矩形条带(41)的另一端分别设置在四个矩形通槽(31)内，所述矩形条带(41)与所述矩形通槽(31)平行设置形成交指电容耦合结构，用于改善可重构微带天线的阻抗匹配。4.如权利要求3所述的一种具有360
°
周向波束覆盖的可重构微带天线，其特征在于，所述开关组件(5)均包括三个金属柱(51)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梅，张春丽，唐明春，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：