專利名稱：可切換電波極化方向的天線和電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種可切換電波極化方向的天線和電路及方法。
背景技術(shù)：
最近隨著無線通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能手機以及汽車監(jiān)控等領(lǐng)域，對天線構(gòu)造提出了許多新的要求，包括小型化和高效化。天線要足夠小巧便于攜帶，同時要能夠保證較高的增益來減小對電量的消耗。由于用戶對設(shè)備的放置和握持情況的隨意性，天線的極化狀態(tài)不可以預(yù)測，從而難以避免由于電波極化損耗帶來的信號質(zhì)量下降?，F(xiàn)有的電波極化切換天線構(gòu)造只能夠?qū)Σ糠謽O化進行切換，比如只能對園極化中的左旋和右旋進行切換，或者只能對線極化和圓極化進行切換。此外，現(xiàn)有的電波極化切換天線構(gòu)造的尺寸比較大，一般需要λ/ λ/2的面積(λ是一個波長)。還有，一般的RF開關(guān)電路使用2個直流電壓來控制兩個RF饋點的2種組合狀態(tài)。并未出現(xiàn)通過兩個直流電壓來控制兩個饋電點的4種組合狀態(tài)的電路。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要一種可切換電波極化方向的天線和電路及方法，以解決以上提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可切換電波極化方向的天線和電路及方法，通過兩個直流偏置電壓來控制兩個饋電點的4種組合狀態(tài)的電路，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種可切換電波極化方向的天線和電路，其特征在于，所述天線的主體為一基板，基板的一面設(shè)置有第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點!^eedPoint 2，所述第一饋電點!^eedPoint 1和第二饋電點!^eedPoint 2上分別安裝有一倒-F天線，所述倒-F天線沿基板的對角線對稱，通過饋電微帶線和電路相連；所述電路包括第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2，直流偏置電壓Vl和V2，高頻信號輸入端和輸出端RF，二極管Dl D5，三極管Tl和Τ2，電感Li、L2和 L3,電容Cl C7 ；所述第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2之間依次串聯(lián)有電容 Cl、電容C2、二極管D2、電感Li、二極管D3、電感L2、電感L3、電容C3和電容C4 ；所述電容 Cl和電容C2之間連接有一接地的二極管Dl，電感L2和電感L3之間連接有一接地的二極管D4，電容C3和電容C4之間連接有一接地的二極管D5 ； 所述電容C2和二極管D2之間連接直流偏置電壓Vl，所述直流偏置電壓Vl通過電容C5接地，并且連接三極管Tl的基極，三極管Tl的發(fā)射極接地，三極管Tl的極電極連接二極管Dl，并連接直流偏置電壓V2 ； 所述二極管D3和電感L2之間通過電容C6連接高頻信號輸入端和輸出端RF，并且連接三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極接地，并連接二極管D5 ；三極管T2集電極連接直流偏置電壓V2，直流偏置電壓V2通過電容C7接地。進一步，所述所述天線的構(gòu)造尺寸為λ/4*λ/4。一種電波極化方向的天線和電路的切換方法，其特征在于，所述方法通過輸入的兩個直流偏置電壓Vl和V2的電壓高低組合以及第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點 FeedPoint 2的電氣特性在饋電、開路和短路這3個狀態(tài)間切換轉(zhuǎn)變，收發(fā)電波的極化分別對應(yīng)著水平、垂直、左旋和右旋這4種方式。本發(fā)明的有益效果在于僅利用了 2個直流電壓來完成4種狀態(tài)的電氣控制，減少了控制邏輯實現(xiàn)的復(fù)雜度、響應(yīng)時間和成本，可以在更加復(fù)雜的無線通信條件下保證通信的質(zhì)量，同時具有較小的尺寸結(jié)構(gòu)可以方便地和通信期器件電路集成，便于手持設(shè)備的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明所述的天線和饋電點的示意圖。圖2為本發(fā)明所述的天線和饋電點的仿真結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明所述的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的軸比方向仿真結(jié)果圖。圖5為本發(fā)明的圓右旋圓極化仿真結(jié)果圖。圖6為本發(fā)明的垂直極化方向圖仿真結(jié)果圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的一可切換電波極化方向的天線和電路，包括天線和電路兩部分，所述天線的主體為一基板，基板的一面設(shè)置有第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2，所述第一饋電點!^eedPoint 1和第二饋電點!^eedPoint 2上分別安裝有一倒-F天線，所述倒-F天線沿基板的對角線對稱，通過饋電微帶線和電路相連；如圖3所示，所述電路包括第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2， 直流偏置電壓Vl和V2，高頻信號輸入端和輸出端RF，二極管Dl D5，在有正向偏置電壓的情況下，可以讓高頻信號通過，在沒有正向偏置電壓的情況下呈開路，阻礙高頻信號的通過；三極管Tl和Τ2 ；電感Li、L2和L3，對于高頻信號起到阻礙作用，但是直流分量可以直接通過；電容Cl C7，對于高頻信號能夠直接通過，但是阻礙直流分量的通過；λ /4的天線在高頻時對負載阻抗有轉(zhuǎn)換作用，比如，如果負載阻抗是短路的狀態(tài)下，傳輸線的輸入端可以看作是開路狀態(tài)。所述第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2之間依次串聯(lián)有電容 Cl、電容C2、二極管D2、電感Li、二極管D3、電感L2、電感L3、電容C3和電容C4 ；所述電容 Cl和電容C2之間連接有一接地的二極管Dl，電感L2和電感L3之間連接有一接地的二極管D4，電容C3和電容C4之間連接有一接地的二極管D5 ；所述電容C2和二極管D2之間連接直流偏置電壓Vl，所述直流偏置電壓Vl通過電容C5接地，并且連接三極管Tl的基極，三極管Tl的發(fā)射極接地，三極管Tl的極電極連接二極管Dl，并連接直流偏置電壓V2 ；所述二極管D3和電感L2之間通過電容C6連接高頻信號輸入端和輸出端RF，并且連接三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極接地，并連接二極管D5 ；三極管T2集電極連接直流偏置電壓V2，直流偏置電壓V2通過電容C7接地。通過輸入的兩個直流電壓(VI和V2)的電壓高低組合，饋電點的電氣特性可以在饋電、開路和短路這3個狀態(tài)間切換轉(zhuǎn)變，收發(fā)電波的極化分別對應(yīng)著水平、垂直、左旋和右旋這4種方式。如下表所示
饋電點1饋電點2VlV2右旋極化饋電開路高低水平極化短路饋電低高垂直極化饋電短路高高左旋極化開路饋電低低表1饋電方式組合和輻射特性的關(guān)系通過表1可見，任一組合總有一個饋電點處于饋電狀態(tài)。而另外一個饋電點是開路狀態(tài)，相應(yīng)的倒-F天線也會參與輻射，從而形成圓極化的效果。而另外一個饋電點若是短路狀態(tài)相應(yīng)的倒-F天線將不會參與輻射，從而形成線極化的效果。(I)Vl-高 V2-低對于RF信號，可以通過D2、D3和D4。由于D4和地相連，高頻信號將全部反射回來，經(jīng)過L2的阻抗變換后，變成開路狀態(tài)，因此右端對RF沒有影響。同樣，由于L3的作用， D4的短路狀態(tài)變換后，F(xiàn)eedPoint2可以看成是開路。0)￥1-低￥2_高RF信號不受D4、D5和T2的影響，直接向!^eedPointZ饋點。FeedPointl由于受Dl 的作用，處于短路狀態(tài)。(3)￥1-高乂2-高T2在Vl和V2的作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)，D4和D5也處在導(dǎo)通狀態(tài)。因此， FeedPoint2此時被短路。Tl在Vl和V2的作用下，也處于導(dǎo)通狀態(tài)，Dl上的偏置電壓近似為零，此時!^eedPointl處于饋電狀態(tài)。低 V2-低由于D2未導(dǎo)通，F(xiàn)eedPointl處于開路狀態(tài)，F(xiàn)eedPoint2端不受D3和D4以及T2 的影響，處于饋電狀態(tài)。圖4-圖6為驗證結(jié)果，因為構(gòu)造是完全的對角線對稱，給出(I)FeedPointl饋電 +FeedPoint2開路(右旋圓極化)和O)FeedPointl饋電+FeedPoint2短路(垂直極化) 的結(jié)果后，另外兩種情況下的輻射特性也就可以明白了。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種可切換電波極化方向的天線和電路，其特征在于，所述天線的主體為一基板，基板的一面設(shè)置有第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點 FeedPoint 2，所述第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2上分別安裝有一倒-F天線，所述倒-F天線沿基板的對角線對稱，通過饋電微帶線和電路相連；所述電路包括第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2，直流偏置電壓Vl 和V2，高頻信號輸入端和輸出端RF，二極管Dl D5，三極管Tl和T2，電感L1、L2和L3，電容Cl C7 ；所述第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2之間依次串聯(lián)有電容Cl、電容C2、二極管D2、電感Li、二極管D3、電感L2、電感L3、電容C3和電容C4 ；所述電容Cl和電容C2之間連接有一接地的二極管Dl，電感L2和電感L3之間連接有一接地的二極管D4， 電容C3和電容C4之間連接有一接地的二極管D5 ；所述電容C2和二極管D2之間連接直流偏置電壓VI，所述直流偏置電壓Vl通過電容 C5接地，并且連接三極管Tl的基極，三極管Tl的發(fā)射極接地，三極管Tl的極電極連接二極管Dl，并連接直流偏置電壓V2;所述二極管D3和電感L2之間通過電容C6連接高頻信號輸入端和輸出端RF，并且連接三極管T2的基極，三極管T2的發(fā)射極接地，并連接二極管D5 ；三極管T2集電極連接直流偏置電壓V2，直流偏置電壓V2通過電容C7接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可切換電波極化方向的天線和電路，其特征在于，所述天線的構(gòu)造尺寸為λ/4* λ/4。
3.一種電波極化方向的天線和電路的切換方法，其特征在于，所述方法通過輸入的兩個直流偏置電壓Vl和V2的電壓高低組合以及第一饋電點FeedPointl和第二饋電點 FeedPoint 2的電氣特性在饋電、開路和短路這3個狀態(tài)間切換轉(zhuǎn)變，收發(fā)電波的極化分別對應(yīng)著水平、垂直、左旋和右旋這4種方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可切換電波極化方向的天線和電路及方法，通過輸入的兩個直流偏置電壓V1和V2的電壓高低組合以及第一饋電點FeedPoint 1和第二饋電點FeedPoint 2的電氣特性在饋電、開路和短路這3個狀態(tài)間切換轉(zhuǎn)變，收發(fā)電波的極化分別對應(yīng)著水平、垂直、左旋和右旋這4種方式。本發(fā)明的有益效果在于僅利用了2個直流電壓來完成4種狀態(tài)的電氣控制，減少了控制邏輯實現(xiàn)的復(fù)雜度、響應(yīng)時間和成本，可以在更加復(fù)雜的無線通信條件下保證通信的質(zhì)量，同時具有較小的尺寸結(jié)構(gòu)可以方便地和通信期器件電路集成，便于手持設(shè)備的應(yīng)用。
文檔編號H01Q21/24GK102386488SQ201110281418
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者黃樂 申請人:上?？剖肋_-華陽汽車電器有限公司