[发明专利]极化可重构自振荡有源天线

说明书

本发明公开了一种极化可重构自振荡有源天线，包括介质基板、场效应管、微带线、电容、半环微带天线、开关二极管、右旋圆极化单极子天线、左旋圆极化单极子天线、直流偏置电路和金属接地板。本发明结构简单、体积小，可以在线极化、右旋圆极化、左旋圆极化间切换。

技术领域

本发明属于有源天线技术领域，具体为一种极化可重构自振荡有源天线。

背景技术

在现代无线通信系统中，将多个子系统集成为一个模块是使得系统紧凑和便携的关键。随着天线的设计和放置越来越接近芯片或封装上的有源电路，集成天线和有源电路的有源集成天线作为新一代天线应运而生。集成化的设计使系统具有更高的性能和更紧凑的尺寸，这使得有源集成天线在5G系统中具有极大的应用潜力。自振荡有源天线是一种应用广泛的有源集成天线，它依赖于振荡电路，可以提供非调制射频源，并通过集成的天线传输信号，可用于广播、无线电力传输和无线充电应用。对于不需要锁定载波频率的应用，自振荡有源天线提供了一种结构紧凑、成本低廉的方案，可应用于多载波射频识别系统和物联网系统的远程无线功率传输。

可重构天线能够根据系统要求和周围环境动态调整其工作频率或辐射特性，使天线的频率、方向图、极化方式等参数中的一种或几种实现重构。为了实现可重构性，天线需要使用一些射频开关器件，如PIN二极管、光导开关、微电子机械开关等。可重构自振荡有源天线的研究主要集中在国外发达国家，目前大多数成果是基于频率可重构，以离散或者连续的形式切换自振荡有源天线的振荡频率，部分研究将频率可重构和方向图可重构结合在一起，提供了二维的可重构功能，极化可重构的研究还非常少见。

发明内容

本发明的目的在于提出一种极化可重构自振荡有源天线，以紧凑的结构实现了多种极化模式切换。

实现本发明目的的技术方案为：一种极化可重构自振荡有源天线，包括介质基板、场效应管、微带线、电容、半环微带天线、开关二极管、右旋圆极化单极子天线、左旋圆极化单极子天线、直流偏置电路、金属接地板；

所述场效应管的2个源极分别与直流偏置电路的2个输出端一一对应连接，栅极和漏极分别与一条微带线的输入端相连；每条微带线的输出端分别与一个开关二极管的阳极相连，2个开关二极管的阴极分别与直流偏置电路的另外2个输出端相连，同时分别与右旋圆极化单极子天线、左旋圆极化单极子天线相连，每条微带线均包括依次连接的第一连接线、第二连接线、第三连接线且第一连接线与第二连接线之间以及第二连接线、第三连接线之间均通过一个电容连接，半环微带天线的2端分别与2条第二连接线一一对应连接，2条第一连接线分别与直流偏置电路的2个输出端垂直相连。

优选地，2条微带线和4个电容以场效应管的2个源极连线为轴线呈对称结构，2条第一连接线的输入端分别与场效应管的栅极和漏极相连，2条第三传输线的输出端分别与2个开关二极管的阳极一一对应连接。

优选地，所述直流偏置电路包括置于介质基板背面的场效应管漏极焊盘、栅极焊盘、2个开关二极管阳极焊盘，贯穿介质基板的8个金属化通孔，置于介质基板正面的2个源极焊盘，6条扼流线；

介质基板背面的场效应管漏极焊盘、栅极焊盘、2个开关二极管阳极焊盘外围均蚀刻矩形缝隙用于隔离直流电压，通过中心处的金属化通孔分别与介质基板正面的4条扼流线输入端导通，且位置上下对称，大小相同，扼流线的另一端分别与2条第一传输线、2条第三传输线相连，与第三传输线相连的2条扼流线作弯折处理以减小面积，另外2条扼流线的输入端中心处各有1个金属化通孔，输出端分别与2个开关二极管的阴极相连，并作弯折处理，介质基板正面的2个源极焊盘分别与场效应管的2个源极相连，且中心处各有1个金属化通孔。

优选地，所述扼流线长度为目标设计频率对应的1/4介质波长。

优选地，所述左旋圆极化单极子天线包括置于介质基板正面的单极子枝节和置于介质基板背面的倒L形枝节；

左旋圆极化单极子枝节与1个开关二极管的阴极相连，同时和1条弯折的扼流线垂直连接，倒L形枝节与金属接地板相连。