本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種方向圖可重構(gòu)天線，特別涉及一種俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)及飛行器等對(duì)天線波束的控制和掃描要求，使得方向圖可重構(gòu)天線得到越來(lái)越多的重視和發(fā)展。方向圖可重構(gòu)天線能夠增強(qiáng)系統(tǒng)性能、較好地改善系統(tǒng)增益、提高通信安全性、避免噪聲干擾以及拓展陣列掃描范圍。同時(shí)，微帶準(zhǔn)八木天線具有寬頻帶、高增益、端射輻射、重量輕、易于載體共形等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線做了大量的研究，主要是通過(guò)電控開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)方向圖波束轉(zhuǎn)變。cn102437423a通過(guò)控制微帶線二極管的通斷狀態(tài)使環(huán)繞的矩形寄生貼片選擇性地向外輻射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)六波束選擇性的平面型方向圖可重構(gòu)天線。cn103700942a通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)波束在水平范圍內(nèi)的切換實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)八木天線方向圖在水平上的全覆蓋。但是，上述方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線均只能在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)，且均需要多套天線單元通過(guò)控制開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)波束切換實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)冗雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線，實(shí)現(xiàn)微帶準(zhǔn)八木天線方向圖能夠在俯仰面內(nèi)可重構(gòu)，拓展微帶準(zhǔn)八木天線方向圖可重構(gòu)的維度。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線，包括正交鋪層的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板、鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板上層的微帶準(zhǔn)八木天線層和鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板下層的跳變驅(qū)動(dòng)器，其中：所述雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板采用[90n/0n]鋪層，[90n]粘接微帶準(zhǔn)八木天線層，[0n]層粘接跳變驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)天線方向圖在俯仰面內(nèi)可重構(gòu)的原理是：雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板在跳變驅(qū)動(dòng)器作用下其兩種穩(wěn)定構(gòu)型在俯仰面內(nèi)變化，進(jìn)而使天線電流方向改變，實(shí)現(xiàn)了方向圖在俯仰面的可重構(gòu)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明利用雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板的兩種穩(wěn)定構(gòu)型實(shí)現(xiàn)微帶準(zhǔn)八木天線方向圖在俯仰面內(nèi)可重構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易與載體共形，與傳統(tǒng)水平面內(nèi)方向圖可重構(gòu)八木天線相結(jié)合可拓展八木天線的掃描維度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線的共面波導(dǎo)饋電的準(zhǔn)八木天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線在兩種穩(wěn)定構(gòu)型下的s11曲線；

圖4為本發(fā)明俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線在構(gòu)型a狀態(tài)下的方向圖；

圖5為本發(fā)明俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線在構(gòu)型b狀態(tài)下的方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式提供的俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線由正交鋪層的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1、鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1上層的微帶準(zhǔn)八木天線層2和鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1下層的跳變驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。

本實(shí)施方式中，所述微帶準(zhǔn)八木天線層2及跳變驅(qū)動(dòng)器均與雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1一體化固化成型。

本實(shí)施方式中，所述雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1在固化完成后產(chǎn)生兩種圓柱穩(wěn)態(tài)構(gòu)型，兩種圓柱穩(wěn)態(tài)構(gòu)型曲率方向相反，實(shí)現(xiàn)微帶準(zhǔn)八木天線方向圖在俯仰面內(nèi)可重構(gòu)。

本實(shí)施方式中，所述雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1采用[90n/0n]鋪層，其中：[90n]粘接微帶準(zhǔn)八木天線層2，[0n]層粘接跳變驅(qū)動(dòng)器，n的值由預(yù)浸料材料及所需的曲率決定。

本實(shí)施方式中，所述雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1的材料為玻璃纖維預(yù)浸料或其它介質(zhì)材料預(yù)浸料，制備工藝為熱壓罐工藝。

本實(shí)施方式中，所述微帶準(zhǔn)八木天線層2的材料為純金屬或印刷在薄膜上的導(dǎo)電銀漿。

本實(shí)施方式中，所述微帶準(zhǔn)八木天線層2包括共面波導(dǎo)（cpw）饋電結(jié)構(gòu)2-1、有源振子2-2及兩個(gè)引向器2-3。

本實(shí)施方式中，所述微帶準(zhǔn)八木天線層2的制備可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)將所述天線印刷在薄膜上，然后與雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1共固化；或?qū)⒔饘賹优c雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1共固化，然后利用傳統(tǒng)刻蝕技術(shù)制備微帶準(zhǔn)八木天線層2。

本實(shí)施方式中，所述跳變驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1在兩種穩(wěn)定構(gòu)型下進(jìn)行跳變，驅(qū)動(dòng)器材料為形狀記憶合金、電熱合金、壓電陶瓷或壓電纖維，通過(guò)外接電源進(jìn)行工作。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式以工作頻率為3ghz的俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線為例進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施方式的俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線由正交鋪層的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1、鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1上層的微帶準(zhǔn)八木天線層2和鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1下層的跳變驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，所有元件一體化固化成型。

本實(shí)施方式中，雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板1為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，采用[02/902]鋪層方式，單層厚度為0.125mm，介電常數(shù)為4.9，介電損耗為0.019，尺寸為145mm×145mm。

本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器材料為形狀記憶合金。

本實(shí)施方式中，利用電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)微帶準(zhǔn)八木天線單元尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖2所示，具體尺寸為：w1=w2=5mm，l1=43mm，l2=37mm，wc=7mm，ls=70mm，d1=10mm，d2=15mm。其中：w1、w2和l1、l2分別表示第一、第二引向器的寬度和長(zhǎng)度，wc和ls分別表示有源振子寬度和長(zhǎng)度，d1表示第一引向器與有源振子之間的距離，d2表示第二引向器與第一引向器之間的距離。

本實(shí)施方式中，雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板在跳變驅(qū)動(dòng)器作用下，會(huì)在兩種穩(wěn)定構(gòu)型下發(fā)生轉(zhuǎn)換，如圖1所示。因此，會(huì)產(chǎn)生兩種波束指向，由于雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板構(gòu)型在其俯仰面轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致天線的方向圖實(shí)現(xiàn)了俯仰面內(nèi)可重構(gòu)。

圖3是本實(shí)施方式天線在兩種穩(wěn)定構(gòu)型下的s11參數(shù)曲線。由圖3可知，天線在構(gòu)型a狀態(tài)下的中心頻率為3.06ghz，帶寬367mhz；在構(gòu)型b狀態(tài)下的中心頻率3.05ghz，帶寬354mhz?？梢钥闯?，天線s11參數(shù)在兩種構(gòu)型下幾乎保持不變，均有良好性能。

圖4和圖5為本實(shí)施方式天線在兩種穩(wěn)定構(gòu)型下的方向圖特性，天線在構(gòu)型a狀態(tài)下其輻射方向?yàn)槎松?，即平行于介質(zhì)基板表面，其增益為6.7db，3db波束寬度為75.5°。天線在構(gòu)型b狀態(tài)下其輻射方向?yàn)檠刂┭雒?8°方向，即與水平面呈30°角，其增益為4.9db，3db波束寬度為65.4°。總體波束寬度要高于普通八木天線的波束寬度。

綜上，本實(shí)施方式利用雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板的雙穩(wěn)態(tài)特性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)準(zhǔn)八木天線。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種俯仰面內(nèi)方向圖可重構(gòu)微帶準(zhǔn)八木天線，所述天線包括正交鋪層的雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板、鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板上層的微帶準(zhǔn)八木天線層和鋪設(shè)在雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板下層的跳變驅(qū)動(dòng)器，其中：所述雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板采用[90n/0n]鋪層，[90n]粘接微帶準(zhǔn)八木天線層，[0n]層粘接跳變驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明利用雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料介質(zhì)基板的兩種穩(wěn)定構(gòu)型實(shí)現(xiàn)微帶準(zhǔn)八木天線方向圖在俯仰面內(nèi)可重構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易與載體共形，與傳統(tǒng)水平面內(nèi)方向圖可重構(gòu)八木天線相結(jié)合可拓展八木天線的掃描維度。

技術(shù)研發(fā)人員：戴福洪;胡建強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.18
技術(shù)公布日：2017.08.25