一種用于認知無線電光控可重構天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于認知無線電光控可重構天線，包括天線輻射單元、第一共面波導饋線、第二共面波導饋線、介質基板、對稱梯形地板，所述天線輻射單元、第一、二共面波導饋線、對稱梯形地板蝕刻在介質基板的同一側，所述第一共面波導饋線位于對稱梯形地板的中間位置，所述天線輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與第一共面波導饋線連接，所述U形貼片單極子內部設有兩個開環(huán)圓形貼片，分別為第一開環(huán)圓形貼片及第二開環(huán)圓形貼片，所述第一開環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導饋線連接。本發(fā)明具有尺寸小、全向性好、寬頻帶和開關電磁干擾小等優(yōu)點，適用于認知無線電領域。
【專利說明】—種用于認知無線電光控可重構天線

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無線電領域，具體涉及一種用于認知無線電光控可重構天線。

【背景技術】
[0002]隨著無線通信業(yè)務的發(fā)展，頻譜需求量快速增長，頻譜資源顯得越來越缺乏，已成為制約無線通信發(fā)展的瓶頸之一。認知無線電是一個智能的無線通信系統(tǒng)，能自動感知周圍的無線環(huán)境，實時調整內部無線電參數(如功率、頻率、調制和編碼方案等)，以適應外部無線環(huán)境的變化，并保證在不對授權用戶造成干擾的情況下，利用空閑頻譜資源進行通信。涉及到認知無線電系統(tǒng)終端，需要一種天線在較寬的頻段來搜尋空閑的頻段，另一種天線能在搜尋到的空閑頻段內工作，一旦這個頻段被重新占用就要及時讓出信道去尋找其他的頻段。所以終端通常采用超寬帶天線和可重構窄帶天線，分別用于頻率感知和無線通信。
[0003]可重構天線現在大多數采用電學開關，它會對天線的輻射造成影響；還有的采用機械旋轉結構，這種會增加天線后期制作的難度并且不利于小型化。


【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發(fā)明提供小尺寸、寬帶與窄帶性能集成的一種用于認知無線電光控可重構天線。
[0005]本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]一種用于認知無線電光控可重構天線，包括天線輻射單元、第一共面波導饋線、第二共面波導饋線、介質基板、對稱梯形地板，所述天線輻射單元、第一、二共面波導饋線、對稱梯形地板蝕刻在介質基板的同一側，所述第一共面波導饋線位于對稱梯形地板的中間位置，所述天線輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與所述第一共面波導饋線連接，所述U形貼片單極子內部設有兩個開環(huán)圓形貼片，分別為第一開環(huán)圓形貼片及第二開環(huán)圓形貼片，所述第一開環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導饋線連接。
[0007]所述第一開環(huán)圓形貼片O度開環(huán)，所述第二開環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度處開環(huán)，所述O度為第一開環(huán)圓形貼片底部中心位置。
[0008]所述第二開環(huán)圓形貼片分成4個圓弧，所述4個圓弧分別是第一、二、三、四圓弧。
[0009]還包括四個光控硅開關，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開關，所述第一光控硅開關位于所述第一圓弧和U形貼片單極子之間，所述第二光控硅開關位于所述第二圓弧和U形貼片單極子之間，所述第三光控硅開關位于所述第三圓弧和第四圓弧之間，所述第四光控硅開關位于所述第一開環(huán)圓形貼片和第四圓弧之間，第一、第二、第三及第四光控硅分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置。
[0010]所述第一開環(huán)圓形貼片的外圓開有兩個關于圓心對稱的細槽。
[0011]所述第一、第二、第三及第四光控娃開關均為具有內光電效應的半導體娃。
[0012]所述第一開環(huán)圓形貼片外圓半徑是6.5mm,內圓半徑是4mm,所述第一開環(huán)圓形貼片的O度開環(huán)覽度是3mm。
[0013]所述第二開環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內圓半徑是7.5mm,所述O度、90度、270度處開環(huán)的覽度是lrnm，所述180度處開環(huán)覽度是4mm。
[0014]所述對稱梯形地板與第一共面波導饋線間隔是0.3_。
[0015]所述細槽的長度是1.5mm,寬度是0.5mm。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明是一種小尺寸、寬帶與窄帶性能集成的用于認知無線電光控可重構雙端口天線；
[0018]本發(fā)明使用一個U形單極子寬帶天線提供對3-llGHz內頻段的全頻覆蓋，兩個圓形開環(huán)單極子天線工作在窄帶，利用四個光控硅開關能夠實現在窄帶頻率重構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種用于認知無線電光控可重構天線的結構圖；
[0020]圖2是本發(fā)明本實施例一種用于認知無線電光控可重構天線的參數圖；
[0021]圖3是本發(fā)明一種用于認知無線電光控可重構天線的寬帶帶寬圖；
[0022]圖4是本發(fā)明一種用于認知無線電光控可重構天線的窄帶帶寬圖；
[0023]圖5是本發(fā)明一種用于認知無線電光控可重構天線隔離度圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0025]實施例
[0026]如圖1、圖2所示，一種用于認知無線電光控可重構天線，包括天線輻射單元、第一共面波導饋線4、第二共面波導饋線5、介質基板1、對稱梯形地板2，所述天線輻射單元、第一、二共面波導饋線4、5，對稱梯形地板2蝕刻在介質基板I的同一側，所述第一共面波導饋線4位于對稱梯形地板2的中間位置，所述天線輻射單元包括U形貼片單極子3，所述U形貼片單極子3輻射的帶寬是超寬帶，作用是在一個較寬的范圍內搜索信號，完成頻譜感知，其內部設有兩個開環(huán)圓形貼片，分別為第一開環(huán)圓形貼片6及第二開環(huán)圓形貼片7，所述第一開環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導饋線5連接，所述U形貼片單極子3與所述第一共面波導饋線4連接，所述第二開環(huán)圓形貼片平均分成四個圓弧，所述四個圓弧分別為第一、
二、三、四圓弧7A-7D。
[0027]所述第一開環(huán)圓形貼片6在O度開環(huán)，其開環(huán)寬度是W3 = 3mm，所述O度具體為第一開環(huán)圓形貼片6底部中心位置，所述第二開環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度開環(huán)，其寬度分別為:lmm、lmm、4mm及1mm。
[0028]本實施例采用的介質基板I的是厚度為0.5mm高頻板FR4板材，相對介電常數
4.4，損耗角正切是0.02，整個天線尺寸長L和寬W各為38.5mm, 40mm,厚度h是0.5mm。
[0029]本發(fā)明包括四個光控硅開關，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開關，所述第一光控硅開關8A位于所述第一圓弧7A和U形貼片單極子3之間，所述第二光控硅開關SB位于所述第二圓弧7B和U形貼片單極子3之間，所述第三光控硅開關SC位于所述第三圓弧7C和第四圓弧7D之間，所述第四光控硅開關8D位于所述第一開環(huán)圓形貼片6和第四圓弧之7D間，第一、第二、第三及第四光控硅8A-8D分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置，O度位置為第一開環(huán)圓形貼片的底部中心，所述第一、第二、第三及第四光控硅開關作用是天線輻射電流的有效電長度發(fā)生變化導致窄帶天線的工作頻率不同，實現可重構功能；所述第一、第二、第三及第四光控硅開關具有電磁透明的特點不會對所述天線輻射單元造成影響，根據內光電效應，當入射光子的能量大于半導體硅的能量帶隙時，硅里面的電子就會發(fā)生電子躍遷從禁帶躍遷到價帶，表現為從絕緣體成為導體，利用激光控制硅開關的通斷兩種狀態(tài)，同時連接不同耦合環(huán)部分，形成不同的電流輻射路徑，進而會有不同的頻率重構頻段。
[0030]所述第一、第二、第三及第四光控娃開關均為具有內光電效應的半導體娃，尺寸為1X1X0.4mm3 η
[0031]所述對稱梯形地板2的高度是Lg = 1mm,所示第一共面波導饋線4寬度是2mm,所述對稱梯形地板2與第一共面波導饋線4間隔g = 0.3mm ;所述第二共面波導饋線5寬度是W5 = 2mm，與所述U形貼片單極子間隔是0.25mm ;所述第一共面波導饋線是為了提高所述U形貼片單極子的阻抗匹配，所述第二共面波導饋線是為了提高所述開環(huán)圓形貼片的阻抗匹配；
[0032]所述第一開環(huán)圓形貼片的外圓向著圓心方向開有兩個關于圓心對稱的細槽9A-9B，所述細槽長度是1.5mm,寬度是0.5mm。
[0033]本實施例中，第一開環(huán)圓形貼片內圓半徑是rl = 4mm,外圓半徑是r2 = 6.5mm,所述第一、二、三和四圓弧與所述第一開環(huán)圓形貼片相隔Imm;所述第一、二三、四圓弧和第一開環(huán)圓形貼片組成窄帶天線結構。
[0034]所述第二開環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內圓半徑是7.5mm。
[0035]如圖2所示，具體的參數為第一共面波導饋線寬度:W1 = 2mm，對稱梯形地板離介質基板右邊緣距離:W2 = 10.5mm,細槽寬度:W4 = 0.5mm，第二共面波導饋線寬度:W5 =2mm，第二圓弧與第三圓弧之間距離:W7 = 4mm，第一共面波導饋線與對稱梯形地板的距離:gl = 0.3mm, U形貼片單極子與對稱梯形地板之間的距離:g2 = 0.5mm,對稱梯形地板右邊的高度:L2 = 3mm,細槽長度L4 = 1.5mm,第二共面波導饋線長度:L5 = 6mm。
[0036]如圖3、4、5所示，本發(fā)明通過光控開關實現可重構，采用共面波導饋電的雙端口結構，U形貼片單極子實現寬帶功能，第一開環(huán)圓形貼片和第二開環(huán)圓形貼片的四個圓弧實現窄帶功能，利用四個光控硅片改變電流的長度實現可重構。本發(fā)明實現寬帶范圍是
3-llGHz，可重構窄帶范圍是 5.8-6.8GHz、6.7-7.3GHz、7.0-8.4GHz 和 7.9-9.2GHz。
[0037]該天線具有小型化的特點，并且采用光控硅開關能減小對天線輻射的影響，頻率重構范圍集中在超寬帶的高頻部分。
[0038]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于認知無線電光控可重構天線，包括天線輻射單元、第一共面波導饋線、第二共面波導饋線、介質基板、對稱梯形地板，所述天線輻射單元、第一、二共面波導饋線、對稱梯形地板蝕刻在介質基板的同一側，所述第一共面波導饋線位于對稱梯形地板的中間位置，其特征在于，所述天線輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與所述第一共面波導饋線連接，所述U形貼片單極子內部設有兩個開環(huán)圓形貼片，分別為第一開環(huán)圓形貼片及第二開環(huán)圓形貼片，所述第一開環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導饋線連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第一開環(huán)圓形貼片在O度開環(huán)，所述第二開環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度處開環(huán)，所述O度為第一開環(huán)圓形貼片底部中心位置。
3.根據權利要求2所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第二開環(huán)圓形貼片分成4個圓弧，所述4個圓弧分別是第一、二、三、四圓弧。
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，還包括四個光控硅開關，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開關，所述第一光控硅開關位于第一圓弧和U形貼片單極子之間，所述第二光控硅開關位于第二圓弧和U形貼片單極子之間，所述第三光控硅開關位于第三圓弧和第四圓弧之間，所述第四光控硅開關位于第一開環(huán)圓形貼片和第四圓弧之間，第一、第二、第三及第四光控硅分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置。
5.根據權利要求1所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第一開環(huán)圓形貼片的外圓開有兩個關于圓心對稱的細槽。
6.根據權利要求4所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四光控硅開關均為具有內光電效應的半導體硅。
7.根據權利要求2所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第一開環(huán)圓形貼片外圓半徑是6.5mm,內圓半徑是4mm,所述第一開環(huán)圓形貼片在O度開環(huán)寬度是3mm。
8.根據權利要求2所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述第二開環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內圓半徑是7.5mm,所述O度、90度、270度處開環(huán)的寬度是Imm,所述180度處開環(huán)覽度是4mm。
9.根據權利要求1所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述對稱梯形地板與第一共面波導饋線間隔是0.3mm。
10.根據權利要求5所述的一種用于認知無線電光控可重構天線，其特征在于，所述細槽的長度是1.5mm,寬度是0.5mm。
【文檔編號】H01Q1/38GK104078757SQ201410263971
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉雄英, 鄭守慧 申請人:華南理工大學