一種方向圖可重構天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種方向圖可重構天線，包括與饋線相連的有源振子和分別對稱設置于有源振子前后兩側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對稱設置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子的下方還設置有一個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板。該天線能夠根據系統(tǒng)的需求實現天線方向圖的重構，提高天線輻射效率，減小能量不必要的損耗，同時天線具有低SAR值特性，能夠減小天線背向輻射，降低對人體輻射。本發(fā)明具有體積小，重量輕，易于共形等特點，能廣泛的應用在低頻段的移動通信終端和便攜設備中。
【專利說明】—種方向圖可重構天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及方向圖重構天線【技術領域】，具體為一種方向圖可重構天線。本發(fā)明實現了可重構微帶天線的小型化，能夠用于手機和集群終端等移動通訊設備中。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著無線通信技術的迅猛發(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，為了實現大容量通信系統(tǒng)的多功能和超寬帶化，多入多出(Multiplelnput MultipleOutput,ΜΙΜ0)技術開始被廣泛研究與應用。由于MIMO技術需要多根天線，因此通信系統(tǒng)的結構會變得復雜，天線間的互耦會帶來電磁兼容方面的問題，增大系統(tǒng)開發(fā)難度和成本。相控陣天線技術相對成熟，但是存在饋電網絡復雜、需增加移相器以及由此造成的高成本和高技術難度等缺點，在此背景下可重構天線應運而生?？芍貥嬏炀€按照功能可分為頻率可重構天線、方向圖可重構天線、頻率和方向圖同時可重構天線、極化可重構天線等。具體實現方法是在天線輻射體中加載變容二極管、RF-PIN或者MEMS開關，通過控制開關的狀態(tài)改變天線的輻射特性，使一個天線具有多副天線的功能。可重構天線為提高無線通信系統(tǒng)容量、擴展系統(tǒng)功能、增加系統(tǒng)工作帶寬、實現軟件無線電等方面提供重要的技術保障，將對無線通信技術帶來深遠的影響。
[0003]目前，所研究的大部分可重構天線只實現了方向圖、頻率和極化方式中的一種特性的重構，混合可重構天線由于可變參數較多，因此實現比較困難。但是隨著人們對無線通信技術的需求越來越多，無線通信終端設備的功能會越來越多，工作頻段也會越來越寬，混合重構天線的出現，不但能有效減小天線對人體的輻射，而且能實現天線的寬頻帶工作，對無線終端產品的多功能化有著現實的意義，因此，方向圖可重構手機天線具有巨大的市場應用價值，所以設計方向圖可重構功能的小型化天線對增加天線的實用性具有重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方向圖可重構天線。通過控制MEMS開關201的開關狀態(tài)，實現天線方向圖的重構，降低方向圖朝向人體側的增益，減小天線對人體的輻射，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終端或集群終端等便攜設備上。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案:
[0006]一種方向圖可重構天線，包括與饋線401相連的有源振子101和分別對稱設置于有源振子101前后兩側且與有源振子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由兩個對稱設置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子101的下方還設置有一個與有源振子101平行的下無源振子105，有源振子101與下無源振子105之間為下介質板302。
[0007]其中，在有源振子的上方還設置有一個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上設置有2個MEMS開關201，該2個MEMS開關201位置相對于上無源振子104中心對稱設置。
[0009]其中，所述的有源振子101的長度為0.26倍波長，上無源振子104的長度為0.19
倍波長。
[0010]其中，所述的下無源振子105上設置有2個MEMS開關201，該2個MEMS開關201位置相對于下無源振子105中心對稱設置。
[0011]其中，所述的前無源振子102和后無源振子103上各設置有3個MEMS開關201，其中一個MEMS開關201位于無源振子102、103的中心位置，另兩個MEMS開關201相對于該無源振子102、103中心對稱設置。
[0012]其中，有源振子101與上無源振子104之間為上介質板301，有源振子101與下無源振子105之間為下介質板302，上介質板301和下介質板302材質相同，有源振子101全部埋藏于上介質板301和下介質板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；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。
[0014]其中，蛇形有源振子101的寬端與窄端連線對應的頂角為5.8度。
[0015]本發(fā)明相對于現有技術具有如下的優(yōu)點及特性:
[0016](I)采用層疊式微帶八木天線結構，天線方向圖控制更加靈活，提高能量利用率，減小天線對人體的輻射，抗干擾能力強。
[0017](2)天線有源振子采用蛇形結構，埋藏于介質中，有效的減小了天線尺寸，擴大了天線應用范圍。
[0018](3)天線結構對稱，結構參數易于調整，天線調試簡單，易于加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0020]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]當前，可重構天線還處于探索階段，這種類型的天線能夠通過加載技術實現天線方向圖、極化方式和工作頻段的變化，具有一副天線實現多副天線的功能，能夠有效減小天線體積，降低開發(fā)成本。其中，方向圖可重構的天線能夠根據移動終端需要實現方向圖的重構，提高天線輻射效率，減小能量不必要的損耗，同時能夠減小天線背向輻射，具有低SAR值特性，降低對人體輻射。本發(fā)明具有體積小，重量輕等特點，能廣泛的應用在移動通信終端和便攜設備中。
[0022]下面結合附圖舉例對本發(fā)明的具體結構作進一步的描述。
[0023]實施實例1:
[0024]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述一種方向圖可重構天線。其中，包括與饋線401相連的有源振子101和分別對稱設置于有源振子101前后兩側且與有源振子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由兩個對稱設置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對稱中心的一端較窄，另一端較寬；蛇形有源振子101的寬端與窄端連線對應的頂角為5.8度；在有源振子的下方還設置有一個與有源振子平行的下無源振子105，有源振子101的長度為0.26倍波長，下無源振子105的長度為0.19倍波長；前無源振子102和后無源振子103上各設置有3個MEMS開關201，其中一個MEMS開關201位于無源振子102和無源振子103的中心位置，另兩個MEMS開關201分別相對于無源振子102和無源振子103中心對稱設置；下無源振子105上設置有2個MEMS開關201，該2個MEMS開關201位置相對于下無源振子105中心對稱設置，改變天線MEMS開關201狀態(tài)，就可以實現天線方向圖的重構，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印刷在介質基板302上表面,下無源振子105印刷在介質基板302的下表面，與蛇形有源振子101構成層疊式結構，介質基板302的材質可以根據不同應用場合更換，蛇形有源振子101與平衡器401相連，實際中平衡器由金屬板線實現。
[0026]所述的一種方向圖可重構天線，由MEMS開關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；由MEMS開關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；同時控制全部MEMS開關201，即可實現天線方向圖的全向重構。
[0027]實施實例2:
[0028]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的另一種實施實例是在實施實例I的基礎上，刪除了在下無源振子上的2個MEMS開關，201在有源振子101的上方加入了上介質板301和上無源振子104，上介質板301和下介質板302材質相同。上無源振子104印刷在介質基板的301的上表面，有源振子101、前無源振子102和后無源振子103全部埋藏于上介質板301和下介質板302之間。上無源振子104和下無源振子105分別對稱于有源振子上下兩側且與蛇形有源振子101平行，上無源振子104的長度為0.09倍波長；下無源振子105的長度為
0.19倍波長。
[0029]所述的一種方向圖可重構天線，由于有源振子101埋藏于上介質板301和下介質板302之間，所以有效的減小了天線的尺寸結構；上無源振子104長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，可以根據通信需求調整天線上無源振子104和下無源振子105的長度，即可以改變天線方向圖在垂直面內的波束寬度，該應用實例的天線方向圖的方向性增強，能量更集中，提高了天線能量的利用率；由于減少了 MEMS開關，所以降低的天線的復雜度和成本。
[0030]實施實例3:
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的另一種實施實例是在實施實例2的基礎上，在上無源振子104上設置有2個MEMS開關201，該2個MEMS開關201位置相對于上無源振子104中心對稱設置；在下無源振子105上設置有2個MEMS開關201，該2個MEMS開關201位置相對于下無源振子105中心對稱設置；上無源振子104的長度為0.19倍波長；下無源振子105的長度為0.19倍波長。
[0032]所述的一種方向圖可重構天線，由MEMS開關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；同時控制全部MEMS開關201，即可實現天線方向圖的全向重構，由于增加了 MEMS開關，天線方向圖的控制更靈活，根據天線參數需求，調整天線尺寸，就能滿足窄帶頻段的方向圖重構的需求。
【權利要求】
1.一種方向圖可重構天線，包括與饋線(401)相連的有源振子(101)和分別對稱設置于有源振子(101)前后兩側且與有源振子(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)由兩個對稱設置的蛇形有源振子組成，蛇形有源振子位于對稱中心的一端較窄，另一端較寬；在有源振子的下方還設置有一個與有源振子平行的下無源振子(105)。
2.根據權利要求1所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:在有源振子(101)的上方還設置有一個與有源振子平行的上無源振子(104)。
3.根據權利要求2所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:有源振子(101)與上無源振子(104)之間為上介質板(301)，有源振子(101)與下無源振子(105)之間為下介質板(302)，上介質板(301)和下介質板(302)材質相同，有源振子(101)全部埋藏于上介質板(301)和下介質板(302)之間。
4.根據權利要求2所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:所述的上無源振子(104)上設置有2個MEMS開關(201)，該2個MEMS開關(201)位置相對于上無源振子(104)中心對稱設置。
5.根據權利要求2所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:所述的有源振子(101)的長度為0.26倍波長,上無源振子(104)的長度為0.19倍波長。
6.根據權利要求1所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:所述的下無源振子(105)上設置有2個MEMS開關(201)，該2個MEMS開關(201)位置相對于下無源振子(105)中心對稱設置。
7.根據權利要求1所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:所述的前無源振子(102)和后無源振子(103)上各設置有3個MEMS開關(201)，其中一個MEMS開關(201)位于無源振子(102、103)的中心位置，另兩個MEMS開關(201)相對于該無源振子(102、103)中心對稱設置。
8.根據權利要求2所述一種方向圖可重構天線，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；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。
9.根據權利要求1所述一種方向圖可重構天線，其特征在于:蛇形有源振子(101)的寬端與窄端連線對應的頂角為5.8度。
【文檔編號】H01Q1/36GK103956588SQ201410198621
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】張永春, 包蕾, 吉樹新, 張松軼, 孫劍宇 申請人:河北遠東通信系統(tǒng)工程有限公司