[发明专利]一种可以实现方向图和频率扫描的贴片天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种贴片天线，更特别地说，是指一种基于铁氧体的特性，仅需要旋转平台，即可实现天线工作频段高低频的转换，从而实现天线的扫频，广泛应用于无线通信、雷达和其他需要工作频率重构的领域。 

背景技术

八木天线又称引向天线，它是20世纪20年代由日本东北大学的八木秀次和宇田新太郎共同研制发明的一种天线，所以称为八木-宇田天线，简称八木天线。 

由于八木天线具有很好的定向性，较之偶极子天线具有较高的增益，所以被广泛应用于米波、分米波段得通信、电视等无线电设备中，用来测距及远距离通信。近年来米波八木天线的军事应用备受瞩目，主要用于雷达天线，用于隐形目标的识别和电子对抗。 

八木天线是由一根有源阵子和几根无源阵子(包括引向器和反射器)组成。通过各振子之间的强耦合，在引向器和反射器的共同作用下，产生某一特定方向的辐射。目前通用的八木天线大多采用半波振子，或折合振子。其中，最常用的是八木阵天线，这些振子需要用金属导管，例如铜管、铝管、铝合金管，不仅消耗大量管材，而且还需要对金属材料作加工，因而成本较高。而贴片形式的天线可以解决这个问题。 

而且，近几年来，频率和方向图可重构天线被认为是电子设备朝多功能方向发展。传统的八木天线安装好之后其辐射方向是一定的，如果想改变其飞射方向必须通过人工或者机械调整天线的位置和极化方向，灵敏度低，故障率高。即使是使用一般的贴片八木天线，需要安装多副天线会带来工作平台体积大、重量重的问题，且电磁兼容性能差等一系列问题。 

铁氧体材料是一类重要的非金属磁性材料，是指包括铁族离子或其他过渡族金属离子及其他金属离子的氧化物，呈现出亚铁磁性。铁氧体磁性材料又可以分为软磁铁氧体、硬磁铁氧体、旋磁铁氧体，矩磁铁氧体和压磁铁氧体等五种，它们各有单晶、多晶和薄膜等形式。它具有高磁导率、高电阻率、低损耗及陶瓷的耐磨性等优点。 

铁氧体旋磁材料有两个重要固有特性：旋磁性和铁磁共振，在控制电磁波的传播技术上具有很大的实用意义。当磁场加到铁氧体介质上时，其微波信号磁导率认为是一个张量。当交变磁场频率不变时，复数磁导率随恒稳磁场变化。 

平面六角晶系的软磁铁氧体的自然共振频率要比尖晶石铁氧体高一个数量级，而且综合磁性能比较优良，因此是一种比较理想的，能够满足在甚高频段应用要求的材料。 

发明内容

为了克服现有的天线结构体积大、重量重、难以和载体共形的不足，同时可以实现频率的扫描，本发明提供一种可实现方向图和频率扫描的贴片天线。该贴片天线的体积小、重量轻，而且易于与载体共形。 

本发明是一种可实现方向图和频率扫描的贴片天线，该贴片天线包括有A贴片(1A)、B贴片(1B)、C贴片(1C)、D贴片(1D)、介质板(1)、金属板(2)、A电磁体(3)、B电磁体(4)和转台(5)； 

其中，A电磁体(3)与B电磁体(4)的结构相同； 

其中，A贴片(1A)、B贴片(1B)、C贴片(1C)、D贴片(1D)、介质板(1)和金属板(2)构成天线组件；A贴片(1A)与B贴片(1B)的结构相同； 

A贴片(1A)、B贴片(1B)、C贴片(1C)和D贴片(1D)相互平行地安装在金属板(2)上，金属板(2)安装在介质板(1)上，介质板(1)安装在转台(5)的上平台(53)上； 

A电磁体(3)安装在转台(5)的A连接臂(51)的平台上，B电磁体(4)安装在转台(5)的B连接臂(52)的平台上； 

A贴片(1A)、B贴片(1B)、C贴片(1C)和D贴片(1D)选用铜箔材料； 

介质板(1)采用铁氧体材料； 

金属板(2)选用铜箔材料； 

金属底板(2)的一侧与A电磁体(3)之间的间距等于金属底板(2)的另一侧与B电磁体(4)之间的间距。 

本发明的可实现方向图和频率扫描的贴片天线，该贴片天线在转动条件下的频率扫描过程为： 

步骤一：首先给A电磁体3、B电磁体4加载电流，使其产生2300～2500A/m的偏置磁场； 

步骤二：然后调节旋转柱，使旋转柱沿顺时针方向转动，旋转柱转过第一转角β₁后，通过HFSS仿真软件采集s参数的仿真结果，以及方向图的仿真结果； 

步骤三：复位旋转柱至初始位置，调节旋转柱，使旋转柱沿顺时针方向转动，旋转柱转过第二转角β₂后，通过HFSS仿真软件采集s参数的仿真结果，以及方向图的仿真结果；