一種方向圖可重構(gòu)天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種方向圖可重構(gòu)天線，包括與饋線相連的有源振子和分別對(duì)稱設(shè)置于有源振子前后兩側(cè)且與有源振子水平平行的前無源振子和后無源振子，其特征在于：所述的有源振子由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對(duì)稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子的下方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子平行的下無源振子，有源振子與下無源振子之間為下介質(zhì)板。該天線能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求實(shí)現(xiàn)天線方向圖的重構(gòu)，提高天線輻射效率，減小能量不必要的損耗，同時(shí)天線具有低SAR值特性，能夠減小天線背向輻射，降低對(duì)人體輻射。本發(fā)明具有體積小，重量輕，易于共形等特點(diǎn)，能廣泛的應(yīng)用在低頻段的移動(dòng)通信終端和便攜設(shè)備中。
【專利說明】—種方向圖可重構(gòu)天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及方向圖重構(gòu)天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種方向圖可重構(gòu)天線。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)微帶天線的小型化，能夠用于手機(jī)和集群終端等移動(dòng)通訊設(shè)備中。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線通信在人們的生活中的作用越來越突出，無線通信的頻譜資源日益枯竭，為了實(shí)現(xiàn)大容量通信系統(tǒng)的多功能和超寬帶化，多入多出(Multiplelnput MultipleOutput,ΜΙΜ0)技術(shù)開始被廣泛研究與應(yīng)用。由于MIMO技術(shù)需要多根天線，因此通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜，天線間的互耦會(huì)帶來電磁兼容方面的問題，增大系統(tǒng)開發(fā)難度和成本。相控陣天線技術(shù)相對(duì)成熟，但是存在饋電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技術(shù)難度等缺點(diǎn)，在此背景下可重構(gòu)天線應(yīng)運(yùn)而生?？芍貥?gòu)天線按照功能可分為頻率可重構(gòu)天線、方向圖可重構(gòu)天線、頻率和方向圖同時(shí)可重構(gòu)天線、極化可重構(gòu)天線等。具體實(shí)現(xiàn)方法是在天線輻射體中加載變?nèi)荻O管、RF-PIN或者M(jìn)EMS開關(guān)，通過控制開關(guān)的狀態(tài)改變天線的輻射特性，使一個(gè)天線具有多副天線的功能?？芍貥?gòu)天線為提高無線通信系統(tǒng)容量、擴(kuò)展系統(tǒng)功能、增加系統(tǒng)工作帶寬、實(shí)現(xiàn)軟件無線電等方面提供重要的技術(shù)保障，將對(duì)無線通信技術(shù)帶來深遠(yuǎn)的影響。
[0003]目前，所研究的大部分可重構(gòu)天線只實(shí)現(xiàn)了方向圖、頻率和極化方式中的一種特性的重構(gòu)，混合可重構(gòu)天線由于可變參數(shù)較多，因此實(shí)現(xiàn)比較困難。但是隨著人們對(duì)無線通信技術(shù)的需求越來越多，無線通信終端設(shè)備的功能會(huì)越來越多，工作頻段也會(huì)越來越寬，混合重構(gòu)天線的出現(xiàn)，不但能有效減小天線對(duì)人體的輻射，而且能實(shí)現(xiàn)天線的寬頻帶工作，對(duì)無線終端產(chǎn)品的多功能化有著現(xiàn)實(shí)的意義，因此，方向圖可重構(gòu)手機(jī)天線具有巨大的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，所以設(shè)計(jì)方向圖可重構(gòu)功能的小型化天線對(duì)增加天線的實(shí)用性具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方向圖可重構(gòu)天線。通過控制MEMS開關(guān)201的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)天線方向圖的重構(gòu)，降低方向圖朝向人體側(cè)的增益，減小天線對(duì)人體的輻射，減少天線輻射能量的不必要損耗，提高天線能量的利用率。該天線可以使用在低頻段的移動(dòng)終端或集群終端等便攜設(shè)備上。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
[0006]一種方向圖可重構(gòu)天線，包括與饋線401相連的有源振子101和分別對(duì)稱設(shè)置于有源振子101前后兩側(cè)且與有源振子101水平平行的前無源振子102和后無源振子103，其特征在于:所述的有源振子101由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對(duì)稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子101的下方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子101平行的下無源振子105，有源振子101與下無源振子105之間為下介質(zhì)板302。
[0007]其中，在有源振子的上方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子平行的上無源振子104有源振子 101。
[0008]其中，所述的上無源振子104上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)201，該2個(gè)MEMS開關(guān)201位置相對(duì)于上無源振子104中心對(duì)稱設(shè)置。
[0009]其中，所述的有源振子101的長(zhǎng)度為0.26倍波長(zhǎng)，上無源振子104的長(zhǎng)度為0.19
倍波長(zhǎng)。
[0010]其中，所述的下無源振子105上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)201，該2個(gè)MEMS開關(guān)201位置相對(duì)于下無源振子105中心對(duì)稱設(shè)置。
[0011]其中，所述的前無源振子102和后無源振子103上各設(shè)置有3個(gè)MEMS開關(guān)201，其中一個(gè)MEMS開關(guān)201位于無源振子102、103的中心位置，另兩個(gè)MEMS開關(guān)201相對(duì)于該無源振子102、103中心對(duì)稱設(shè)置。
[0012]其中，有源振子101與上無源振子104之間為上介質(zhì)板301，有源振子101與下無源振子105之間為下介質(zhì)板302，上介質(zhì)板301和下介質(zhì)板302材質(zhì)相同，有源振子101全部埋藏于上介質(zhì)板301和下介質(zhì)板302之間。
[0013]其中，所述的有源振子101與前無源振子102之間的間距以及有源振子101與后無源振子103之間的間距均為0.064倍波長(zhǎng)；所述的有源振子101與上無源振子104之間的間距以及有源振子101與下無源振子105之間的間距均為0.0085倍波長(zhǎng)。
[0014]其中，蛇形有源振子101的寬端與窄端連線對(duì)應(yīng)的頂角為5.8度。
[0015]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及特性:
[0016](I)采用層疊式微帶八木天線結(jié)構(gòu)，天線方向圖控制更加靈活，提高能量利用率，減小天線對(duì)人體的輻射，抗干擾能力強(qiáng)。
[0017](2)天線有源振子采用蛇形結(jié)構(gòu)，埋藏于介質(zhì)中，有效的減小了天線尺寸，擴(kuò)大了天線應(yīng)用范圍。
[0018](3)天線結(jié)構(gòu)對(duì)稱，結(jié)構(gòu)參數(shù)易于調(diào)整，天線調(diào)試簡(jiǎn)單，易于加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]當(dāng)前，可重構(gòu)天線還處于探索階段，這種類型的天線能夠通過加載技術(shù)實(shí)現(xiàn)天線方向圖、極化方式和工作頻段的變化，具有一副天線實(shí)現(xiàn)多副天線的功能，能夠有效減小天線體積，降低開發(fā)成本。其中，方向圖可重構(gòu)的天線能夠根據(jù)移動(dòng)終端需要實(shí)現(xiàn)方向圖的重構(gòu)，提高天線輻射效率，減小能量不必要的損耗，同時(shí)能夠減小天線背向輻射，具有低SAR值特性，降低對(duì)人體輻射。本發(fā)明具有體積小，重量輕等特點(diǎn)，能廣泛的應(yīng)用在移動(dòng)通信終端和便攜設(shè)備中。
[0022]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。
[0023]實(shí)施實(shí)例1:
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述一種方向圖可重構(gòu)天線。其中，包括與饋線401相連的有源振子101和分別對(duì)稱設(shè)置于有源振子101前后兩側(cè)且與有源振子101水平平行的前無源振子102和后無源振子103，所述的有源振子101由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對(duì)稱中心的一端較窄，另一端較寬；蛇形有源振子101的寬端與窄端連線對(duì)應(yīng)的頂角為5.8度；在有源振子的下方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子平行的下無源振子105，有源振子101的長(zhǎng)度為0.26倍波長(zhǎng)，下無源振子105的長(zhǎng)度為0.19倍波長(zhǎng)；前無源振子102和后無源振子103上各設(shè)置有3個(gè)MEMS開關(guān)201，其中一個(gè)MEMS開關(guān)201位于無源振子102和無源振子103的中心位置，另兩個(gè)MEMS開關(guān)201分別相對(duì)于無源振子102和無源振子103中心對(duì)稱設(shè)置；下無源振子105上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)201，該2個(gè)MEMS開關(guān)201位置相對(duì)于下無源振子105中心對(duì)稱設(shè)置，改變天線MEMS開關(guān)201狀態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)天線方向圖的重構(gòu)，選擇合適的尺寸，就可以滿足所需頻段阻抗帶寬和方向圖的需求。
[0025]所述的一種方向圖可重構(gòu)天線，該天線的蛇形有源振子101、前無源振子102和后無源振子103印刷在介質(zhì)基板302上表面,下無源振子105印刷在介質(zhì)基板302的下表面，與蛇形有源振子101構(gòu)成層疊式結(jié)構(gòu)，介質(zhì)基板302的材質(zhì)可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合更換，蛇形有源振子101與平衡器401相連，實(shí)際中平衡器由金屬板線實(shí)現(xiàn)。
[0026]所述的一種方向圖可重構(gòu)天線，由MEMS開關(guān)201的斷開(或閉合)，控制前無源振子102的閉合(或斷開)和后無源振子103的斷開(或閉合)，使前無源振子102工作在反射振子(或引向振子)狀態(tài)，使后無源振子103工作在引向振子(或反射振子)狀態(tài)，控制天線方向圖在水平方向的重構(gòu)；由MEMS開關(guān)201的斷開(或閉合)，控制下無源振子105的斷開(或閉合)，使下無源振子105工作在引向振子(或反射振子)狀態(tài)，控制天線方向圖在垂直方向的重構(gòu)；同時(shí)控制全部MEMS開關(guān)201，即可實(shí)現(xiàn)天線方向圖的全向重構(gòu)。
[0027]實(shí)施實(shí)例2:
[0028]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的另一種實(shí)施實(shí)例是在實(shí)施實(shí)例I的基礎(chǔ)上，刪除了在下無源振子上的2個(gè)MEMS開關(guān)，201在有源振子101的上方加入了上介質(zhì)板301和上無源振子104，上介質(zhì)板301和下介質(zhì)板302材質(zhì)相同。上無源振子104印刷在介質(zhì)基板的301的上表面，有源振子101、前無源振子102和后無源振子103全部埋藏于上介質(zhì)板301和下介質(zhì)板302之間。上無源振子104和下無源振子105分別對(duì)稱于有源振子上下兩側(cè)且與蛇形有源振子101平行，上無源振子104的長(zhǎng)度為0.09倍波長(zhǎng)；下無源振子105的長(zhǎng)度為
0.19倍波長(zhǎng)。
[0029]所述的一種方向圖可重構(gòu)天線，由于有源振子101埋藏于上介質(zhì)板301和下介質(zhì)板302之間，所以有效的減小了天線的尺寸結(jié)構(gòu)；上無源振子104長(zhǎng)度小于蛇形有源振子101，上無源振子104工作在引向振子狀態(tài)；下無源振子105長(zhǎng)度大于蛇形有源振子101，下無源振子105工作在反射振子狀態(tài)，天線方向圖在垂直方向上位于上半空間，可以根據(jù)通信需求調(diào)整天線上無源振子104和下無源振子105的長(zhǎng)度，即可以改變天線方向圖在垂直面內(nèi)的波束寬度，該應(yīng)用實(shí)例的天線方向圖的方向性增強(qiáng)，能量更集中，提高了天線能量的利用率；由于減少了 MEMS開關(guān)，所以降低的天線的復(fù)雜度和成本。
[0030]實(shí)施實(shí)例3:
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的另一種實(shí)施實(shí)例是在實(shí)施實(shí)例2的基礎(chǔ)上，在上無源振子104上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)201，該2個(gè)MEMS開關(guān)201位置相對(duì)于上無源振子104中心對(duì)稱設(shè)置；在下無源振子105上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)201，該2個(gè)MEMS開關(guān)201位置相對(duì)于下無源振子105中心對(duì)稱設(shè)置；上無源振子104的長(zhǎng)度為0.19倍波長(zhǎng)；下無源振子105的長(zhǎng)度為0.19倍波長(zhǎng)。
[0032]所述的一種方向圖可重構(gòu)天線，由MEMS開關(guān)201的斷開(或閉合)，控制前上無源振子104的斷開(或閉合)和下無源振子105的閉合(或斷開)，使上無源振子104工作在引向振子(或反射振子)狀態(tài)，使下無源振子105工作在引向振子(或反射振子)狀態(tài)，控制天線方向圖在垂直方向的重構(gòu)；同時(shí)控制全部MEMS開關(guān)201，即可實(shí)現(xiàn)天線方向圖的全向重構(gòu)，由于增加了 MEMS開關(guān)，天線方向圖的控制更靈活，根據(jù)天線參數(shù)需求，調(diào)整天線尺寸，就能滿足窄帶頻段的方向圖重構(gòu)的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種方向圖可重構(gòu)天線，包括與饋線(401)相連的有源振子(101)和分別對(duì)稱設(shè)置于有源振子(101)前后兩側(cè)且與有源振子(101)水平平行的前無源振子(102)和后無源振子(103)，其特征在于:所述的有源振子(101)由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對(duì)稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子的下方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子平行的下無源振子(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:在有源振子(101)的上方還設(shè)置有一個(gè)與有源振子平行的上無源振子(104)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:有源振子(101)與上無源振子(104)之間為上介質(zhì)板(301)，有源振子(101)與下無源振子(105)之間為下介質(zhì)板(302)，上介質(zhì)板(301)和下介質(zhì)板(302)材質(zhì)相同，有源振子(101)全部埋藏于上介質(zhì)板(301)和下介質(zhì)板(302)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:所述的上無源振子(104)上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)(201)，該2個(gè)MEMS開關(guān)(201)位置相對(duì)于上無源振子(104)中心對(duì)稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:所述的有源振子(101)的長(zhǎng)度為0.26倍波長(zhǎng),上無源振子(104)的長(zhǎng)度為0.19倍波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:所述的下無源振子(105)上設(shè)置有2個(gè)MEMS開關(guān)(201)，該2個(gè)MEMS開關(guān)(201)位置相對(duì)于下無源振子(105)中心對(duì)稱設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:所述的前無源振子(102)和后無源振子(103)上各設(shè)置有3個(gè)MEMS開關(guān)(201)，其中一個(gè)MEMS開關(guān)(201)位于無源振子(102、103)的中心位置，另兩個(gè)MEMS開關(guān)(201)相對(duì)于該無源振子(102、103)中心對(duì)稱設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:所述的有源振子(101)與前無源振子(102)之間的間距以及有源振子(101)與后無源振子(103)之間的間距均為為0.064倍波長(zhǎng)；所述的有源振子(101)與上無源振子(104)之間的間距以及有源振子(101)與下無源振子(105)之間的間距均為0.0085倍波長(zhǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于:蛇形有源振子(101)的寬端與窄端連線對(duì)應(yīng)的頂角為5.8度。
【文檔編號(hào)】H01Q1/36GK103956588SQ201410198621
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】張永春, 包蕾, 吉樹新, 張松軼, 孫劍宇 申請(qǐng)人:河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司