輻射方向圖可重構(gòu)的平板天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明概括而言涉及無線通信領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種福射方向圖可重構(gòu)的 平板天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 在小小區(qū)中，需要更改天線福射圖W滿足覆蓋扇區(qū)、容量性能或干擾抑制的需要。 可W使用天線陣列的方法，但是送將導(dǎo)致天線的外形變大并且成本會大幅升高。福射方向 圖可重構(gòu)天線為小小區(qū)的基站提供了低成本并且可行的待選方案。
[000引在很多方向圖可重構(gòu)天線中，ESPAR(電子可控被動陣列福射器）天線是眾多無線 通信應(yīng)用可選的方案。對于典型的ESPAR天線，單個有源元件被多個相同的寄生元件包圍。 采用變?nèi)荻O管來加載每個寄生元件的底部。因此，在典型的7元件ESPAR天線中，通過調(diào) 整變?nèi)荻O管的偏置電壓，該天線可W形成不同的福射方向圖。
[0004] 然而，用于調(diào)整上述偏置電壓的控制電路比較復(fù)雜。因此，當前有采用垂直于基 板的金屬棒和RF開關(guān)來代替變?nèi)荻O管來將寄生元件在引向器和反射器兩個工作模式之 間切換。福射方向圖可W通過不同的開關(guān)組合配置來改變。送種設(shè)計仍然存在一些缺點： (1)尺寸大，天線高度取決于通常為單級子的驅(qū)動元件的高度，并且為了提升地面的反射效 果，它需要一定長度的套筒；（2)阻抗變化，當寄生元件在反射器和引向器工作模式間切換 時，由于互禪的影響，有源/驅(qū)動元件（饋電點）處的輸入阻抗將變化明顯，從而導(dǎo)致較差 的VSWR(電壓駐波比）；（3)需要較高的制造精度；(4)垂直極化的RF能量傳輸不如水平方 向。
[0005] 因此，亟需一種成本低、體積小且福射方向圖能夠重構(gòu)的天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對W上問題，本發(fā)明通過提供了一種福射方向圖能夠重構(gòu)的平板天線。
[0007] 本發(fā)明提出了一種平板天線，包括；基板；接地板，其位于所述基板的中央?yún)^(qū)域， 并且工作在主反射器模式下；多個驅(qū)動單元，其對稱并且徑向分布在所述接地板周圍；多 個寄生元件組，每個寄生元件組包括引向器與反射器，并且所述引向器與反射器依照所述 驅(qū)動單元的位置分布在所述基板的外側(cè)。
[0008] 優(yōu)選的，所述驅(qū)動單元被配置為V形，其包括第一支臂和第二支臂，其中，所述第 一支臂與所述寄生元件位于所述基板的頂部，所述第二支臂位于所述基板的底部且禪接至 所述接地板。
[0009] 優(yōu)選的，所述引向器被配置為V形，其包括第H支臂和第四支臂，所述引向器沿徑 向分布在所述驅(qū)動單元的外側(cè)；所述反射器被配置為直線型，其沿切向分布在所述驅(qū)動單 元的外側(cè)，用于聚集由所述驅(qū)動單元產(chǎn)生的方向福射圖。
[0010] 優(yōu)選的，所述引向器的支臂之間的夾角基本上等于所述驅(qū)動單元的支臂之間的夾 角；和/或所述反射器包括至少兩個在徑向上基本上相互平行的支臂。
[0011] 優(yōu)選的，所述反射器的至少兩個支臂中的最長的支臂為距離所述接地板最近的支 臂。
[0012] 優(yōu)選的，所述平板天線還包括開關(guān)單元，其位于所述基板的中央?yún)^(qū)域，用于選擇相 應(yīng)一個或多個的驅(qū)動單元。
[0013] 優(yōu)選的，所述驅(qū)動單元還包括至少一個與所述開關(guān)單元同步的接地開關(guān)，所述開 關(guān)被配置為；當所述驅(qū)動單元被選中時，所述接地開關(guān)斷開，W使得所述驅(qū)動單元能夠接收 來自位于所述基板中必的饋電點的射頻信號；當所述驅(qū)動單元未被選中時，所述接地開關(guān) 閉合，W使得驅(qū)動單元接地。
[0014] 優(yōu)選的，所述平板天線還包括阻抗匹配單元，其禪接至所述驅(qū)動單元，并分布在所 述基板中必的周圍，用于匹配所述天線的輸入阻抗。
[0015] 優(yōu)選的，所述阻抗匹配單元為微帶線匹配電路或集成的電感-電容匹配電路。
[0016] 優(yōu)選的，所述接地板為六邊形，和/或所述引向器的支臂之間的夾角基本上為30 度。
[0017] 優(yōu)選的，所述平板天線由PCB工藝制造。
[0018] 另外，通過采用本發(fā)明中的技術(shù)方案，相較于現(xiàn)有技術(shù)中天線，本發(fā)明有如下優(yōu)點 體積小、制造精度高、成本低，饋電網(wǎng)絡(luò)較為簡單并且阻抗匹配性能更化RF能量傳送能力 較高。
【附圖說明】
[0019] 通過參考下列附圖所給出的本發(fā)明的【具體實施方式】的描述之后，將更好地理解本 發(fā)明，并且本發(fā)明的其他目的、細節(jié)、特點和優(yōu)點將變得更加顯而易見。在附圖中：
[0020] 圖1為依據(jù)本發(fā)明實施例的平板天線示意圖；
[0021] 圖2a為依據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動單元示意圖；
[0022] 圖化為依據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動單元饋電電路示意圖；
[0023] 圖3為依據(jù)本發(fā)明實施例的引向器和反射器示意圖；
[0024] 圖4為依據(jù)本發(fā)明實施例的采用RF開關(guān)組進行饋電控制的示意圖；
[00巧]圖5顯示了通過選擇不同天線支路而形成的不同的天線方向圖；
[0026] 圖6為依據(jù)本發(fā)明實施例的一種阻抗匹配電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖7為依據(jù)本發(fā)明實施例的另一種阻抗匹配電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[002引圖8為依據(jù)本發(fā)明實施例的VSWR模擬仿真圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開 的優(yōu)選實施方式，然而應(yīng)該理解，可W W各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被送里闡述的實施方 式所限制。相反，提供送些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的 范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0030] 在本發(fā)明中，提出了一種可重構(gòu)天線波束的平板天線。特別地，該平板天線包含V 形平板振子驅(qū)動元件、V性引向器W及一些直線形的反射器。
[0031] 圖1為依據(jù)本發(fā)明實施例的平板天線示意圖。
[0032] 平板天線10,包括；基板101，其具有兩個平行側(cè)（頂部和底部）；接地板102,其位 于基板101中央?yún)^(qū)域并且在本實施例中為六邊形，其工作在主反射器的模式下，其在基板 101的底部接地；多個（本實施例中為6個）驅(qū)動單元，其對稱并且徑向分布在接地板102 的周圍。依照對應(yīng)于6個驅(qū)動單元，基板101上還設(shè)置有多個寄生元件組，每個寄生元件組 均包括依照驅(qū)動單元103分布的V形的引向器104 W及直線形的反射器105 ; W及，位于基 板101中必的射頻腳）饋電點106。在本實施例中，驅(qū)動單元103為V形的平板振子。
[0033] 由圖1可知，引向器104與反射器105依照每個驅(qū)動單元的位置分布在基板101 的外側(cè)。驅(qū)動單元103的兩個支臂分別分布在基板101的兩側(cè)，即圖1中的W斜線表示的 部分實際上是分布在基板101的底部，而不是與其它寄生元件分布在頂部上。斜線部分與 接地板102在基板101的底部相禪接，從而驅(qū)動單元103構(gòu)成了天線的偶極子。
[0034] 平板天線10的寄生元件W 60度均勻分布，因此，能夠在天線的平面提供全信號覆 蓋，從而可W將驅(qū)動RF信號施加至6個天線支路來實現(xiàn)波束的重構(gòu)。
[0035] 可W理解的是，在一些實施例中，基板101可W是PCB板，譬如FR4、Rogers 4003 或其它介電材料。寄生元件則可W由金屬構(gòu)成，譬如，鉛、銅。
[0036] 圖2a為依據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動單元示意圖。
[0037] 因為本實施例的平板天線是通過印刷電路板來實現(xiàn)，因此，為了使得基板101頂 部和底部的接地板102上下能夠等電勢，本實施例中在接地板102上設(shè)置多個過孔。圖中 為了清楚起見，僅僅表示出其中的兩個過孔108。
[0038] 在基板101的底部，接地板102的一部分被配置為構(gòu)成驅(qū)動單元103,該驅(qū)動單元 103包括位于基板101頂部的第一支臂103a和位于基板101底部的第二支臂103b，且兩個 支臂的長度均為S1。第二支臂103b與接地板102的底部相連。因此，呈V形的驅(qū)動單元 103能夠提供與天線平面平行的極化的方向福射圖。
[0039] 請同時參考圖2a、2b。圖化為依據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動單元饋電電路示意圖。
[0040] 驅(qū)動單元103由微帶線饋電，并且通過阻抗匹配電路對輸入阻抗進行匹配。兩個 pin二極管107被布置在基板的頂部，并且靠近V形的振子。在圖化中，pin二極管107被 等效為開關(guān)107。當該驅(qū)動單元103被選中進行饋電時，相應(yīng)的兩個pin二極管107處于斷 開狀態(tài)，W使得驅(qū)動單元103能夠接收來自饋電點的RF信號，其它的支路上的pin二極管 則為導(dǎo)通狀態(tài)，W使得驅(qū)動單元103接地，不對其他驅(qū)動單元產(chǎn)生干擾。
[0041] 圖3為依據(jù)本發(fā)明實施例的引向器和反射器示意圖。
[0042] 與驅(qū)動單元103相同，引向器104也呈V形，并且其兩個帶狀支臂之間的夾角與支 臂103a、103b之間的夾角相同。在本實施例中，支臂103a、103b之間的夾角為30度。引向 器104與接地板102的電距離為d2,而反射器105與饋電點的電距離分別為d3和d4,顯然 d3、d4均長于d2。相應(yīng)的，引向器104的兩個帶狀支臂的長度S2應(yīng)小于等于驅(qū)動單元103 支臂長度SI, Sl與S2之間的差值為0至0. 2S1。
[0043] 在引向器104的兩側(cè)均分布有反射器105,即反射器105沿切向分布在驅(qū)動單元 103的外側(cè)，從而能夠?qū)Ⅱ?qū)動單元103產(chǎn)生的方向福射圖聚集，并且提供了額外的福射增 益。在本實施例中，反射器105包括兩個平行的反射臂，且長度分別為S3和S4,其中，S4為 0. 7S3 至 0. 9S3。
[0044] 可W理解的是，還可W增添其它的引向器和反射器，W進一步聚集方