[发明专利]一种低剖面全向左右旋圆极化可重构天线

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种低剖面全向左右旋圆极化可重构天线。

背景技术

全向圆极化天线在高速运动甚至剧烈摆动或滚动的物体（如航天器、飞机、汽车）上，可以在任何运动状态下接受到无线电信号；在广播电视系统中，能够有效扩大信号覆盖范围，并在一定程度上克服重影重音。圆极化波为一等幅旋转场，可以分解为两个幅度相等、相位相差90度的线极化波。圆极化信号可以被各种线极化天线接收，同时圆极化天线可以接收任何线极化来波，而左（右）旋圆极化天线不能接收右（左）圆极化波。因此设计结构简单、馈电方便的全向左右旋圆极化可重构天线具有重大的理论意义和工程价值。

目前国内外对全向左右旋圆极化可重构天线的研究较少。专利文件（201120020320.5）提出了一种左右旋圆极化可重构天线，其主要技术方案是提供一种左右旋圆极化可重构的低轮廓背腔天线，但是该方法不能实现全向辐射。2016年，Yuan-Ming Cai等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上发表了“Compact-Size Low-ProfileWideband Circularly Polarized Omnidirectional Patch Antenna With Reconfigurable Polarizations”，在天线接地板刻蚀弯曲槽中加入24个射频开关二极管。2013年，Bo Li等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters上发表了“Polarization-Reconfigurable Omnidirectional Antenna Combining Dipole and Loop Radiators”，结合偶极子和环形天线，利用48个开关二极管实现圆极化重构。两款天线使用了较多的开关二极管增加了天线损耗。2015年，Yi Fan等人在AP-S上发表了“Polarization Reconfigurable Omnidirectional Antenna Using Crossed Dipoles”，用16个开关二极管改变倾斜偶极子的通断，但非低剖面结构，不能适用于很多需要低剖面结构的系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中全向左右旋圆极化可重构天线结构复杂、集总元件较多引入损耗大的问题，提供一种低剖面全向左右旋圆极化可重构天线，其全向圆极化辐射性能良好，剖面低，左右旋模式切换简单。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种低剖面全向左右旋圆极化可重构天线，包含介质基板、圆形辐射贴片、N个双弧形臂辐射贴片、2N个射频开关二极管、N+1个贴片电感、N个焊盘、圆形接地板、N个短路柱、同轴馈电探针和直流电源，N为大于等于3的自然数；

所述介质基板呈圆形，所述圆形辐射贴片、圆形接地板分别贴装在所述介质基板的上表面、下表面，圆形辐射贴片、圆形接地板、介质基板同轴，且圆形接地板半径大于圆形辐射贴片半径；

所述双弧形臂辐射贴片包含两段同心的、内外分布的弧形臂，且两段弧形臂的两端分别相连；

所述N个双弧形臂辐射贴片和所述圆形辐射贴片同心、围绕所述圆形辐射贴片均匀的贴装在所述介质基板的上表面上， 所述N个双弧形臂辐射贴片的两端和所述2N个射频开关二极管一一对应、通过所述2N个射频开关二极管和所述圆形辐射贴片相连，且相邻射频开关二极管反向偏置；

所述N个焊盘均贴装在所述介质基板的上表面上、通过N个贴片电感和所述N个双弧形臂辐射贴片的外侧弧形臂一一对应相连；

所述圆形接地板上设有环形缝隙，将所述圆形接地板分割为贴装在所述介质基板下表面的内贴片和外贴片；所述内贴片通过一个贴片电感和所述外贴片相连；

所述直流电源一端分别和所述N个焊盘相连，另一端和所述内贴片相连；

所述圆形辐射贴片在所述N个双弧形臂辐射贴片的等角线上设有N个短路过孔，且所述N个短路过孔和圆形辐射贴片圆心之间的距离相等；

所述介质基板、圆形接地板上均设有和所述圆形辐射贴片上N个短路过孔一一对应的短路过孔；

所述N个短路柱一一对应设置在圆形辐射贴片的N个短路过孔中，将圆形辐射贴片的N个短路过孔和所述介质基板的N个短路过孔、圆形接地板的N个短路过孔一一对应连接；

所述介质基板、圆形接地板的圆心处均设有供所述同轴馈电探针内导体穿过的通孔，所述圆形辐射贴片的圆心处设有用于和所述同轴馈电探针内导体相连的过孔；