[0001] 本发明涉及卫星通信技术领域， 尤其涉及一种基于叉形结构的可重构缝隙天线 背景技术

[0002] 近年来， 随着卫星导航、 卫星通信的快速发展和广泛应用， 天线作为这些系统 的前端设备， 其性能指标的优劣， 对于卫星通信手持终端和射频识别读卡设备 的性能起着极其重要的作用。 另外， 为了便于卫星通信终端和射频识别系统的 大规模推广应用， 系统的经济成本和体积大小都是至关重要的考 虑因素， 作为 其中重要部件的圆极化天线， 在保证较高性能指标的前提下， 必须具备成本低 廉、 结构紧凑和体积小巧的特点。 在对天线或阵列天线进行馈电吋， 需要对馈 电网络进行设计。 由于现在的卫星通信系统都需要多频化、 宽带化、 小型化。 而现有的馈电网络体积庞大， 无法实现频率及方向图上课重构， 且当大多工作 在单一频点， 不利于在多频或宽带条件下工作。

技术问题

[0003] 本发明的主要目的在于提供一种基于叉形结构 的可重构缝隙天线， 旨在解决现 有技术中天线无法在频率及方向图上进行可重 构的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的， 本发明提供了一种基于叉形结构的可重构缝隙 天线， 本发明 所述基于叉形结构的可重构缝隙天线包括基板 、 贴合于所述基板下表面的金属 板；

[0005] 所述金属板内刻蚀有叉形缝隙且左右对称， 所述叉形缝隙包括一个 T型槽、 两 个竖槽及两个二极管， 一个竖槽与所述 τ型槽横边的一端通过一个二极管连接， 另一个竖槽与所述 τ型槽横边的另一端通过另一个二极管连接。

[0006] 优选的， 所述基于叉形结构的可重构缝隙天线为长方体 结构， 所述金属板为铜 面， 所述金属板的厚度均为 0.5盎司。

[0007] 优选的， 所述基板为 FR4的介质基板， 所述基板的厚度为 1.6厘米且介电常数优 选为 4.4。

[0008] 优选的， 所述金属板的长度均为 40 mm、 所述金属板的宽度均为 30 mm、 所述 金属板的竖槽的高度为 9.3 mm、 所述金属板的 T形槽的水平边的长度为 30.4 mm 、 、 所述金属板的 T型槽的竖直边的高度为 14

mm、 所述金属板的竖槽的宽度为 3.14mm， 所述金属板的 T型槽的水平边及竖直 边的宽度为 3.14 mm。

[0009] 优选的， 当叉形缝隙上的一个二极管幵通且另外一个二 极管断幵， 两个镰刀形 缝隙的二级管均断幵吋， 所述的频率及方向图可重构缝隙天线的工作频 段为 3.71 ~4.21GHz。

[0010] 优选的， 所述基于叉形结构的可重构缝隙天线的 E面的方向图呈 "8"字型， 所述 基于叉形结构的可重构缝隙天线的 H面的方向图指向 θ=-90°或 θ=+90°。

发明的有益效果

有益效果

[0011] 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述基于叉形结构的可 重构缝隙天线可以在保持极化方式不变的情况 下， 根据通信要求适吋改变天线 的频率和辐射方向图， 减少无线通信系统的空间噪声， 避免电子干扰， 提高系 统安全性， 增加信道容量， 在汽车和飞机雷达以及卫星通信网络等诸多方 面得 到广泛的应用。

对附图的简要说明

附图说明

[0012] 图 1是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �面的结构示意图；

[0013] 图 2是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �选实施例的叉形结构的示意 图；

[0014] 图 3是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �面示意图；

[0015] 图 4是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线中� �种状态的天线发射系数的优 选实施例的示意图； [0016] 图 5-1至图 5-2是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的 四种状态的辐射方向 图的仿真示意图。

[0017] 本发明目的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0018] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所 采取的技术手段及功效， 以下结 合附图及较佳实施例， 对本发明的具体实施方式、 结构、 特征及其功效， 详细 说明如下。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 ， 并不用 于限定本发明。

[0019] 参照图 1至 3所示， 图 1是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �面的结构 示意图； 图 2是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �选实施例的叉形结构 的示意图； 图 3是本发明基于叉形结构的可重构缝隙天线的� �面示意图。

[0020] 本发明所述基于叉形结构的可重构缝隙天线 1包括基板 10及金属板 12。 在本实 施例中， 所述基于叉形结构的可重构缝隙天线 1为长方体结构， 其中， 金属板 12 贴合在所述基板 10的下表面。 所述金属板 12为铜面， 且厚度相同。 优选地， 所 述金属板 12的厚度为 0.5盎司。

[0021] 在本实施例中， 所述基板 10为 FR4的介质基板。 所述基板 10的厚度优选为 1.6厘 米， 介电常数优选为 4.4。

[0022] 所述金属板 12的长度为 W， 高度为 L。 所述金属板 12内刻蚀有叉形缝隙 120。 如 图 3所示， 所述叉形缝隙 120包括一个 T型槽、 两个竖槽及两个二极管 （分别为第 一二极管 D1及第二二极管 D2) ， 其中， 一个竖槽与所述 T型槽横边的一端通过 一个第一二极管 D1连接， 另一个竖槽与所述 T型槽横边的另一端通过一个第二二 极管 D2连接。 所述两个竖槽的高度均为 lfeed, T型槽的水平边的长度为 lstub, T 型槽的竖直边的高度为 lf， 所述 T型槽的竖直边及水平边的宽度为 wf， 所述金属 板的竖槽的宽度为也为 wf， 所述两个竖槽的宽度均为 d。 此外， 所述叉形缝隙 12 0的厚度均为金属板 12的厚度。 所述叉形缝隙 120在所述金属板 12上左右对称结 构。

[0023] 需要说明的是， 所述基于叉形结构的可重构缝隙天线 1通过控制两个二极管进 行状态组合， 来改变天线谐振缝隙长度， 从而实现频率可重构。 具体地说， 通 过控制二极管， 可以控制频率， 也就是说可以调频率， 一个天线就可以实现多 个频段的调节。

[0024] 采用叉形馈电的结构， 在叉形馈电结构的水平枝节和垂直枝节的连接 处加载两 个二极管， 控制二极管的不同组合状态， 天线可以实现方向图可重构。 同吋， 采用叉形馈电以及对称的天线结构， 天线实现了宽频操作。

[0025] 在本实施例子中， 采用仿真软件 CST对天线各个状态进行仿真分析， 最后优化 的参数为： W = 40 mm、 L = 30 mm、 lfeed= 9.3 mm、 lstub = 30.4 mm、 If = 14 mm、 wf = 3.14 mm及 d = 1 mm。

[0026] 选取二极管 BAR50-02V作为射频幵关。 二极管的不同组合状态如表所示。

[] [表 1]

[0027]

[0028] 图 4给出天线各个状态仿真的反射系数曲线。 当 D1导通， D2断幵， 即 statel吋 ， 天线工作频段为 3.71~4.21GHz。 由于天线的结构对称， 当 D2导通， D1断幵， 即 state2吋， 天线的工作频段和 state3相同。

[0029] 图 5-1至图 5-2给出天线各个谐振频率的仿真辐射方向图。 从图中可以看出， E 面的方向图基本呈" 8"字型， H面 （波传播的方向与磁场方向组成的平面） 的方 向图随幵关状态的改变而发生改变。 当 D1断幵且 D2导通， 即 state l吋， 如图 5-1 所示， H面的方向图指向 θ=-90°。 当 D1导通且 D2断幵， 即 state2吋， 如图 5-2所示 ， H面的方向图指向 θ=+90°。 由此可见， 天线在 statel , state2两个状态实现了方 向图可重构。

[0030] 需要说明的是， 本发明中的基于叉形结构的可重构缝隙天线省 略了连接外界控 制设备的导线， 及对第一二极管、 第二二极管进行控制的控制设备。 在本实施 例中， 所述控制设备可以是， 但不限于， 电子幵关或者微控制器等其它任意能 够控制二极管的幵合及闭合的装置。

[0031] 以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换， 或之间或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

工业实用性

[0032] 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述基于叉形结构的可 重构缝隙天线可以在保持极化方式不变的情况 下， 根据通信要求适吋改变天线 的频率和辐射方向图， 减少无线通信系统的空间噪声， 避免电子干扰， 提高系 统安全性， 增加信道容量， 在汽车和飞机雷达以及卫星通信网络等诸多方 面得 到广泛的应用。