本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種掃描天線。

背景技術(shù)：

越來越多的智能設(shè)備需要方向圖可控制的波束掃描天線來實(shí)現(xiàn)。相關(guān)技術(shù)中的波束掃描天線采用相控陣列技術(shù)，通過控制陣列天線中各個(gè)輻射源的相對相位的變化來實(shí)現(xiàn)天線整體的波束掃描。

但是，由于采用相控陣列技術(shù)需要采用比較復(fù)雜的電控電路和大量的移相器件，因此，成本較高。另外，在很多需要小尺寸天線體積的情況下，相控陣列天線因?yàn)槌叽巛^大，使用常常帶來各種不便。

針對相關(guān)技術(shù)中采用相控陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束掃描導(dǎo)致的成本高、體積大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種掃描天線，以至少解決采用相控陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束掃描導(dǎo)致的成本高、體積大的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種掃描天線，包括天線罩、天線探針，所述天線罩包括：第一pcb；其中，所述第一pcb的反面全部印刷有金屬，并與饋地點(diǎn)連接；所述第一pcb的正面印刷有并列排列的多個(gè)金屬條；其中，所述金屬條被中間的縫隙分為左金屬條和右金屬條，所述左金屬條和所述右金屬條之間串聯(lián)有變?nèi)荻O管，所述多個(gè)金屬條的全部左金屬條通過第一金屬線串聯(lián)，所述多個(gè)金屬條的全部右金屬條通過第二金屬線串聯(lián)，所述第一金屬線和所述第二金屬線用于外接直流控制電壓源。

可選地，所述左金屬條被第一縫隙分為左左金屬條和左右金屬條，所述右金屬條被第二縫隙分為右左金屬條和右右金屬條，其中，所述多個(gè)金屬條的全部左右金屬條通過所述第一金屬線串聯(lián)，所述多個(gè)金屬條的全部右左金屬條通過所述第二金屬線串聯(lián)。

可選地，所述天線罩還包括：金屬槽體和第二pcb，其中，所述第一pcb設(shè)置在所述金屬槽體底部，所述第二pcb設(shè)置在所述金屬槽體靠近槽口的位置，所述金屬槽體、所述第一pcb和所述第二pcb圍成封閉腔體；所述天線探針穿透所述金屬槽體的側(cè)壁伸入所述封閉腔體中；所述第二pcb正面印刷有并列排列的多個(gè)金屬條；所述第二pcb的反面未印刷金屬。

可選地，所述天線探針伸入所述封閉腔體中的長度為1/4個(gè)波長。

可選地，所述天線探針距所述金屬槽體的底部的距離為1/4個(gè)波長；所述金屬槽體的寬度和高度均為1/2個(gè)波長，所述金屬槽體的長度為5個(gè)波長；所述第二pcb設(shè)置在所述金屬槽體靠近所述槽口1/4個(gè)波長的位置；所述第二pcb正面印刷的多個(gè)金屬條之間的間隔寬度的總和為1/10個(gè)波長。

可選地，所述天線探針穿透所述側(cè)壁的位置設(shè)置在：所述側(cè)壁上距所述金屬槽體的一端距離為1/4個(gè)波長的位置。

可選地，所述天線探針穿透所述側(cè)壁的位置設(shè)置在：所述側(cè)壁上距所述金屬槽體的一端距離為5/2個(gè)波長的位置。

可選地，所述第一金屬線從中心截?cái)酁榈谌饘倬€和第四金屬線，所述第二金屬線從中心截?cái)酁榈谖褰饘倬€和第六金屬線，其中，所述第三金屬線和所述第五金屬線在所述天線探針的一側(cè)，所述第四金屬線和所述第六金屬線在所述天線探針的另一側(cè)；所述第三金屬線和所述第五金屬線用于控制所述天線探針一側(cè)的變?nèi)荻O管；所述第四金屬線和所述第六金屬線用于控制所述天線探針另一側(cè)的變?nèi)荻O管。

通過本發(fā)明，采用由天線探針和天線罩構(gòu)成的掃描天線，天線罩包括：第一pcb；其中，第一pcb的反面全部印刷有金屬，并與饋地點(diǎn)連接；第一pcb的正面印刷有并列排列的多個(gè)金屬條；其中，金屬條被中間的縫隙分為左金屬條和右金屬條，左金屬條和右金屬條之間串聯(lián)有變?nèi)荻O管，多個(gè)金屬條的全部左金屬條通過第一金屬線串聯(lián)，多個(gè)金屬條的全部右金屬條通過第二金屬線串聯(lián)，第一金屬線和第二金屬線用于外接直流控制電壓源。解決了采用相控陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束掃描導(dǎo)致的成本高、體積大的問題，降低了天線的成本，減小了天線的體積。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的掃描天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一pcb12的正面的可選示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線罩10的可選結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線罩10的可選結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖5是根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的天線h面輻射增益示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。

在本實(shí)施例中提供了一種掃描天線，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的掃描天線的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該掃描天線包括：天線罩10和伸入天線罩10的天線探針20。

其中，天線罩10包括：第一pcb12；第一pcb12的反面全部印刷有金屬，并與饋地點(diǎn)連接；第一pcb12的正面印刷有并列排列的多個(gè)金屬條120；其中，金屬條120被中間的縫隙121分為左金屬條122和右金屬條123，左金屬條122和右金屬條123之間串聯(lián)有變?nèi)荻O管124，多個(gè)金屬條120的全部左金屬條122通過第一金屬線125串聯(lián)，多個(gè)金屬條120的全部右金屬條123通過第二金屬線126串聯(lián)，第一金屬線125和第二金屬線126用于外接直流控制電壓源。

通過上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)傳輸線等效原理，當(dāng)加載在變?nèi)荻O管124的偏壓改變時(shí)，變?nèi)荻O管124的電容會發(fā)生改變。第一pcb12的正面的高阻抗表面的等效阻抗會變化，電磁波的反射相位也將隨之變化。所以，通過控制加載在變?nèi)荻O管124的偏壓便可控制入射到第一pcb12正面的電磁波反射相位，使得第一pcb12正面形成了反射相位可控的高阻抗表面。可見，通過上述的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)天線輻射方向的快速掃描。相對于相控陣列器件，該掃描天線的結(jié)構(gòu)簡單，電壓控制電路也比較簡單，解決了采用相控陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束掃描導(dǎo)致的成本高、體積大的問題，降低了天線的成本，減小了天線的體積。

可選地，天線掃描范圍受到變?nèi)荻O管124的電容變化區(qū)間的限制；采用上述的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較低的頻率上的天線輻射方向的掃描；但是在高頻(例如12.5ghz的頻率)下，由于變?nèi)荻O管124的電容無法進(jìn)一步提高，使得該天線無法在高頻下實(shí)現(xiàn)快速掃描。為了解決這一問題，在本發(fā)明的實(shí)施例中，對上述的金屬條120進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一pcb12的正面的可選示意圖，如圖2所示，左金屬條122被第一縫隙1221分為左左金屬條1222和左右金屬條1223，右金屬條123被第二縫隙1231分為右左金屬條1232和右右金屬條1233，其中，多個(gè)金屬條120的全部左右金屬條1223通過第一金屬線125串聯(lián)，多個(gè)金屬條120的全部右左金屬條1232通過第二金屬線126串聯(lián)。

通過上述的結(jié)構(gòu)，第一縫隙1221和第二縫隙1231在高頻下等效于電容。可見，通過增加第一縫隙1221和第二縫隙1231，增大了高頻下第一pcb12正面的等效阻抗；使得掃描天線也可以在高頻下工作。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線罩10的可選結(jié)構(gòu)示意圖一，如圖3所示，可選地，天線罩10還包括：金屬槽體14和第二pcb16，其中，第一pcb12設(shè)置在金屬槽體14底部，第二pcb16設(shè)置在金屬槽體14靠近槽口的位置，金屬槽體14、第一pcb12和第二pcb16圍成封閉腔體；天線探針20穿透金屬槽體14的側(cè)壁伸入封閉腔體中；第二pcb16正面印刷有并列排列的多個(gè)金屬條160；第二pcb16的反面未印刷金屬。

可選地，天線探針20伸入封閉腔體中的長度為1/4個(gè)波長。

可選地，天線探針20距金屬槽體14的底部的距離為1/4個(gè)波長；金屬槽體14的寬度和高度均為1/2個(gè)波長，金屬槽體14的長度為5個(gè)波長；第二pcb16設(shè)置在金屬槽體14靠近槽口1/4個(gè)波長的位置；第二pcb16正面印刷的多個(gè)金屬條160之間的間隔寬度的總和為1/10個(gè)波長。

可選地，天線探針20穿透側(cè)壁的位置設(shè)置在：側(cè)壁上距金屬槽體14的一端距離為1/4個(gè)波長的位置。

可選地，天線探針20穿透側(cè)壁的位置設(shè)置在：側(cè)壁上距金屬槽體14的一端距離為5/2個(gè)波長的位置。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線罩10的可選結(jié)構(gòu)示意圖二，如圖4所示，可選地，第一金屬線125從中心截?cái)酁榈谌饘倬€1251和第四金屬線1252，第二金屬線126從中心截?cái)酁榈谖褰饘倬€1261和第六金屬線1262，其中，第三金屬線1251和第五金屬線1261在天線探針20的一側(cè)，第四金屬1252線和第六金屬線1262在天線探針20的另一側(cè)；第三金屬線1251和第五金屬線1261用于控制天線探針20一側(cè)的變?nèi)荻O管1241；第四金屬線1252和第六金屬線1262用于控制天線探針20另一側(cè)的變?nèi)荻O管1242。

為了使本發(fā)明實(shí)施例的描述更加清楚，下面結(jié)合可選實(shí)施例進(jìn)行描述和說明。

針對陣列天線結(jié)構(gòu)占用空間大，需要復(fù)雜的移相器和饋電網(wǎng)絡(luò)，成本高的問題，本發(fā)明可選實(shí)施例提供了一種方向圖電掃描的諧振腔天線。

本發(fā)明可選實(shí)施例提供的天線包括：

開槽的金屬銅模14(相當(dāng)于金屬槽體14)；

置于腔體上層的pcb16(相當(dāng)于第二pcb16)作為部分反射表面，pcb16一面刻有金屬條160，另一面的覆銅全部去除；

置于腔體下層的pcb12(相當(dāng)于第一pcb12)作為反射相位可控的高阻抗表面，pcb12一面刻有金屬條120，金屬條中間留有縫隙用于焊接變?nèi)荻O管124，另一面覆銅全部保留作為地；

通過銅模壁伸進(jìn)腔體的同軸探針20(相當(dāng)于天線探針20)；

兩個(gè)直流饋電線(相當(dāng)于上述的第一金屬線125和第二金屬線126)；

兩個(gè)銅模端頭。

通過上述的天線，通過饋電電壓控制天線的輻射方向圖，可以實(shí)現(xiàn)方向圖的快速掃描，相比于傳統(tǒng)的相控陣列天線結(jié)構(gòu)簡單，控制方法容易；而相對于機(jī)械轉(zhuǎn)動掃描天線更加快速方便。

下面對天線的一種可選結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

參見圖1、圖2和圖3，30為接饋源的同軸線；20為伸進(jìn)腔體的天線探針，天線探針長度為四分之一波長，位于腔體上下層的正中間，距天線一端距離為四分之一波長；16為部分反射表面，pcb16上層有金屬貼片160(即金屬條160)，下層沒有金屬；12為反射相位可控的高阻抗表面，pcb12一面刻有金屬貼片120(即金屬條120)，并焊接變?nèi)荻O管124，另一面全部為金屬地；124為變?nèi)荻O管；125和126用于外接控制電壓源，改變控制電壓的大小，變?nèi)荻O管124的電容也會隨之相應(yīng)改變。

天線整體長度為約五個(gè)波長，腔體的寬度和高度約為半個(gè)波長；腔體上方，即部分反射表面16上方有約四分之一高度的槽。所以，前述開槽銅模的槽長度為五個(gè)波長，寬為半個(gè)波長，深度為四分之三個(gè)波長加兩塊pcb的厚度。

參見圖3，上層的pcb16的上層刻有統(tǒng)一長度的金屬貼片160，單元周期長度即金屬貼片160和金屬貼片160之間的間隙寬度總和為十分之一波長，金屬貼片160長度略小于腔體寬度，pcb16下層的覆銅全部去除。這樣，當(dāng)電磁波入射到該pcb16上時(shí)一部分被反射回去，一部分會透過縫隙穿過去，所以稱之為部分反射表面。

參見圖1和圖2，下層的pcb12的上層刻有金屬貼片120，貼片中間刻有變?nèi)荻O管124，各個(gè)金屬貼片120之間相互連接用以給變?nèi)荻O管124加偏壓，為減弱各個(gè)金屬貼片120之間的耦合，連接金屬貼片120的線(相當(dāng)于上述的第一金屬線125和第二金屬線126)越細(xì)越好；pcb12下層全部為金屬地。

當(dāng)電場方向?yàn)榻饘儋N片12長度方向的電磁波入射到該pcb12上時(shí)會全部反射，根據(jù)傳輸線等效原理，當(dāng)加載在變?nèi)荻O管124的偏壓改變時(shí)，變?nèi)荻O管124的電容會發(fā)生改變，高阻抗表面的等效阻抗會變化，電磁波的反射相位也將隨之變化。所以，通過控制加載在變?nèi)荻O管124的偏壓便可控制入射到該pcb12表面的電磁波反射相位，故稱之為反射相位可控的高阻抗表面。

圖5是根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的天線h面輻射增益示意圖，如圖5所示，在不同的加載偏壓下，天線的輻射方向會隨之變化，能夠?qū)崿F(xiàn)輻射方向快速掃描功能。

在本發(fā)明可選實(shí)施例中，還提供了一種全向掃描天線。參見圖4，該全向掃描天線與上述可選的天線結(jié)構(gòu)的不同之處在于：同軸探針20的饋源置于天線的中間，饋源兩端的變?nèi)荻O管124網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立加偏壓。通過該結(jié)構(gòu)，增加了天線輻射掃描范圍，可以實(shí) 現(xiàn)全空間的快速掃描功能。

綜上所述，通過本發(fā)明實(shí)施例提供的上述天線，實(shí)現(xiàn)了天線輻射方向的快速掃描功能。并且，該天線結(jié)構(gòu)簡單，控制方法容易，具有強(qiáng)大的實(shí)用性；相對于傳統(tǒng)的相控陣天線成本大大降低。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。