[发明专利]三维多方向性可控的辐射体及天线

说明书

本发明公开了一种三维多方向性可控的辐射体及天线，所述辐射体包括矩形腔体、矩形板和矩形波导，所述矩形板将矩形腔体的底面覆盖，且设有馈电缝隙，所述馈电缝隙与矩形波导连接，所述矩形腔体除底面外的至少一个面上设有辐射缝隙；所述天线包括偏置电路以及上述的三维辐射体，所述偏置电路集成有PIN二极管，所述辐射体与偏置电路连接。本发明的三维辐射体能够满足三维方向可控性，功率容量大，插入损耗小，设计和加工简单等特点，可连接含PIN二极管的偏置电路来设计波束可调的天线；本发明的天线可以通过控制偏置电路集成的PIN二极管开关状态来实现天线的辐射方向。

技术领域

本发明涉及一种辐射体，尤其是一种三维多方向性可控的辐射体及天线，属于无线通信领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，对波束可调的智能天线的研究越来越多。智能天线具有更大的波束覆盖范围，能实现快速的波束扫描。并能够根据通信环境的改变而相应改变发射和接收天线方向图，减少噪声干扰，提高通信效率。

矩形腔体滤波天线作为微波天线中的一个分支，采用矩形腔体结构，具有模式可调，低插入损耗，功率容量大，三维多方向等特点。自20世纪70年代以来，已经广泛使用多模矩形腔体设计各种高性能带通滤波器，但是矩形腔体滤波天线的研究还很少。

常见的有如下四种波束方向可调的天线：1)相控阵技术，通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变天线的辐射方向图。一般阵列天线的每一个辐射单元的相位需要有相对应的移向器控制，电路复杂，并且辐射范围一般限制在一维平面内；2)棱镜天线，通过改变馈电电源在焦平面的位置来控制天线辐射方向；3)改变短脉冲的干涉图案的间隔实现光束转向；4)利用超材料的特殊性质制作方向可调的天线。设计复杂，加工难度大。

2017年4月，ZAI-CHENG GUO等人在IEEE ACCESS发表题为“Triple-Mode CavityBandpass Filter on Doublet With Controllable Transmission Zeros”的文章。作者提出了一种侧壁开槽的矩形腔体滤波器结构，并分析了缝隙上电磁波的分布情况，通过控制槽的位置和大小控制滤波器谐振模式。由此可推测不同模式的电磁波也会产生不同方向的辐射波束，因此需要设计三维方向性可控的辐射体。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种三维多方向性可控的辐射体，该辐射体能够满足三维方向可控性，功率容量大，插入损耗小，设计和加工简单等特点。

本发明的另一目的在于提供一种包含上述三维辐射体的天线，该天线可以通过控制偏置电路集成的PIN二极管开关状态来实现天线的辐射方向。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

三维多方向性可控的辐射体，包括矩形腔体、矩形板和矩形波导，所述矩形板将矩形腔体的底面覆盖，且设有馈电缝隙，所述馈电缝隙与矩形波导连接，所述矩形腔体除底面外的至少一个面上设有辐射缝隙。

作为一种实施方案，所述矩形腔体的两个相对侧面上分别设有辐射缝隙。

进一步的，所述矩形腔体两个相对侧面上的辐射缝隙从对应的矩形腔体侧面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述矩形板上的馈电缝隙从矩形板的底面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构，所述矩形波导与矩形板平行。

进一步的，所述矩形腔体两个相对侧面上的辐射缝隙尺寸相同。

进一步的，所述矩形腔体的顶面和四个侧面上分别设有辐射缝隙。

作为一种实施方案，所述矩形腔体顶面上的辐射缝隙为相对于矩形腔体顶面倾斜的矩形结构，矩形腔体四个侧面上的辐射缝隙从对应的矩形腔体侧面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述矩形板上的馈电缝隙和矩形波导为相对于矩形板的底面倾斜的矩形结构。