本發(fā)明屬于天線技術(shù)，尤其涉及一種極化可重構(gòu)天線。

背景技術(shù)：

無線通信技術(shù)的快速發(fā)展對系統(tǒng)需求以及工作模式提出了更高要求，傳統(tǒng)的單功能天線不能很好的滿足當(dāng)前的需要，并成為制約系統(tǒng)性能發(fā)展的瓶頸?？芍貥?gòu)天線的提出和發(fā)展給這些問題提供了很好的解決方案。極化可重構(gòu)天線可以通過頻率復(fù)用來增加系統(tǒng)的容量，并且能夠解決通信中的極化失配的問題，從而提高通信質(zhì)量。

由于現(xiàn)代單層pcb工藝十分成熟，在不是十分高的頻段內(nèi)，加工精度也十分有保證，同時加工的產(chǎn)品可以擁有低輪廓、小體積、高集成度的特性，有利于天線的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。因此，使用單層pcb工藝的極化可重構(gòu)基片集成波導(dǎo)縫隙天線在低輪廓、高集成度以及降低成本上都有很現(xiàn)實的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種極化可重構(gòu)天線，該極化可重構(gòu)天線僅需要在基片集成腔體中引入兩個開關(guān)就可以構(gòu)成，與其他極化可重構(gòu)天線相比，具有尺寸小，易組陣，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，易于集成等優(yōu)點。它具有軸比小、一致性、結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、成本低等優(yōu)點。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種極化可重構(gòu)天線，包括介質(zhì)基片(1)、上金屬層(21)、下金屬層(22)、一對結(jié)構(gòu)對稱且可控的接地通孔(5)和2個以上陣列式排布成腔體(4)的金屬通孔(41)，所述介質(zhì)基片(1)設(shè)置在上金屬層(21)和下金屬層(22)之間，而所述金屬通孔(41)依次貫穿上金屬層(21)、介質(zhì)基片(1)以及下金屬層(22)，且金屬通孔(41)的上端與上金屬層(21)的上表面連接，而下端與下金屬層(22)的下表面連接；所述上金屬層(21)設(shè)置有天線輻射結(jié)構(gòu)，而所述下金屬層(22)上設(shè)置有天線的饋電結(jié)構(gòu)；所述接地通孔(5)分別與開關(guān)相連，所述開關(guān)用于控制接地通孔(5)的接地狀態(tài)改變對電流的擾動。

優(yōu)選的：所述腔體(4)的輪廓為方形或長方形。

優(yōu)選的：所述上金屬層(21)上表面且位于腔體(4)的四周蝕刻有互補環(huán)形開口縫隙作為輻射縫隙(2)，所述輻射縫隙(2)作為天線輻射結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：所述下金屬層(22)上設(shè)置有天線的饋電端口，所述饋電端口蝕刻出縫隙作為有限接地共面波導(dǎo)傳輸線(3)，所述有限接地共面波導(dǎo)傳輸線(3)作為天線的饋電結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明通過開關(guān)控制可控的接地通孔是否接地；改變開關(guān)的狀態(tài)，即改變一對可控接地通孔的狀態(tài)，從而改變對電流的擾動，可形成三種不同的極化波：線極化波、左旋圓極化波和右旋圓極化波，從而可實現(xiàn)極化可重構(gòu)天線。

有益效果：本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

1、整個天線主要有金屬層和金屬化通孔組成，整個結(jié)構(gòu)可以用傳統(tǒng)的pcb或ltcc工藝來實現(xiàn)；

2、該天線能通過兩個開關(guān)控制電流的擾動，從而實現(xiàn)線極化、左旋圓極化和右旋圓極化，即形成極化可重構(gòu)天線。

3、該天線具有三種不同的極化：線極化、左旋圓極化和右旋圓極化，且圓極化的軸比很小，滿足很好的圓極化特性，較好的駐波特性，且輪廓低、體積小、實現(xiàn)簡單，易于集成。

4、該天線尺寸比較小，可以用來組成天線陣列來滿足實際需求。

附圖說明

圖1為一種極化可重構(gòu)天線的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為極化可重構(gòu)天線的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為金屬化通孔的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為天線仿真和測試的極化可重構(gòu)天線在線極化狀態(tài)的回波損耗|s11|；

圖5為天線仿真和測試的極化可重構(gòu)天線左旋圓極化狀態(tài)的回波損耗|s11|；

圖6為天線仿真和測試的極化可重構(gòu)天線右旋圓極化狀態(tài)的回波損耗|s11|；

圖7為天線仿真和測試在頻率8.2ghz時線極化方向圖；

圖8為天線仿真和測試在頻率8.25ghz時左旋圓極化方向圖；

圖9為天線仿真和測試在頻率8.25ghz時右旋圓極化方向圖；

圖10為在法向方向上，天線仿真和測試在線極化狀態(tài)時隨頻率變化下的增益變化關(guān)系圖；

圖11為在法向方向上，天線仿真和測試在左旋圓極化狀態(tài)時隨頻率變化下的軸比變化關(guān)系和增益變化關(guān)系圖；

圖12為在法向方向上，天線仿真和測試在右旋圓極化狀態(tài)時隨頻率變化下的軸比變化關(guān)系和增益變化關(guān)系圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

一種極化可重構(gòu)天線，如圖1、2所示，該天線包括介質(zhì)基片1、上金屬層21、下金屬層22、金屬通孔組成的方形腔體4和一對結(jié)構(gòu)對稱且可控的接地通孔5，所述金屬通孔貫穿介質(zhì)基片1、上下兩端分別連接上金屬層21和下金屬層22。

具體的，在上金屬層21上表面、腔體4的四周蝕刻出互補開口環(huán)形縫隙作為輻射縫隙2，所述輻射縫隙2作為天線的輻射結(jié)構(gòu)。在下金屬層22的下表面蝕刻出縫隙作為有限接地共面波導(dǎo)傳輸線3，所述有限接地共面波導(dǎo)傳輸線3作為天線的饋電結(jié)構(gòu)；

具體的，所述一對結(jié)構(gòu)對稱且可控的接地通孔5分別與開關(guān)相連，開關(guān)用于控制接地通孔5的接地狀態(tài)改變對電流的擾動，通過改變開關(guān)的狀態(tài)，即改變通孔的接地狀態(tài)，可以有不同的電流擾動，從而改變天線中的電流擾動，即可形成三種不同的極化波：線極化、左旋圓極化和右旋圓極化波。

基于上述，如圖3所示，所述天線包括介質(zhì)基片1、上金屬層21、下金屬層22和若干金屬通孔，所述介質(zhì)基片1設(shè)置在上金屬層21和下金屬層22之間，所述金屬通孔41貫穿介質(zhì)基片1、上金屬層21和下金屬層22，且上、下兩端分別連接上金屬層21和下金屬層22，所述各金屬通孔41陣列式排布成腔體4。所述腔體4的輪廓為方形。

所述上金屬層21上腔體4的四周蝕刻出互補開口環(huán)形縫隙作為輻射縫隙2，所述輻射縫隙2作為天線的輻射結(jié)構(gòu)。所述天線的饋電端口設(shè)置在下金屬層22上，所述饋電端口蝕刻出縫隙作為有限接地共面波導(dǎo)傳輸線3(fg-cpw)，所述有限接地共面波導(dǎo)傳輸線3作為天線的饋電結(jié)構(gòu)。所述兩個開關(guān)決定接地通孔的狀態(tài)，從而改變天線電流的擾動方向，實現(xiàn)線極化、左旋圓極化和右旋圓極化波。

基于本發(fā)明思想，利用pcb工藝制作極化可重構(gòu)天線，并進(jìn)行相關(guān)測試：圖4，圖5，圖6分別為該天線的線極化、左旋圓極化和右旋圓極化波的仿真和測試的回波損耗|s11|；圖7天線在頻率8.2ghz時線極化歸一化仿真和測試增益方向圖；圖8天線在頻率8.25ghz時左旋圓極化歸一化仿真和測試增益方向圖；圖9為在法向方向上，天線在頻率8.25ghz時右旋圓極化歸一化仿真和測試增益方向圖；圖10為在法向方向上，天線在線極化時隨頻率變化下的仿真和測試增益變化關(guān)系圖；圖11為在法向方向上，天線在左旋圓極化隨頻率變化下的軸比變化關(guān)系和增益變化關(guān)系圖；圖12為在法向方向上，天線在右旋圓極化隨頻率變化下的軸比變化關(guān)系和增益變化關(guān)系圖。測試表明，該天線具有三種不同的極化：線極化、左旋圓極化和右旋圓極化波，同時滿足較好的圓極化特性，較好的駐波特性，且輪廓低、體積小、實現(xiàn)簡單，易于集成。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。