一種多頻段可調(diào)諧天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線電通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種多頻段可調(diào)諧天線。
【背景技術(shù)】
[0002]天線是無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的必要元件。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，在單一通信系統(tǒng)上集成多個功能信息模塊如通信、多媒體、WIF1、導航、雷達等的發(fā)展需求正在不斷增加，而根據(jù)國家無線電管理委員會對頻譜資源的分配，這些功能模塊都將工作在不同的頻段，導致天線的數(shù)量或者是單一天線多頻段化的需求將不斷增加。但是天線數(shù)量的增加將導致通信系統(tǒng)體積、成本、重量不斷增大、電磁不兼容等現(xiàn)象，而單一天線多頻段化又會引起噪聲干擾、信噪比降低等嚴重問題。因此，為了擴展系統(tǒng)功能的同時，滿足系統(tǒng)小型化、模塊簡潔化、頻率調(diào)節(jié)靈活化等要求，采用具有頻率可控的可調(diào)諧天線解決了傳統(tǒng)實現(xiàn)方案對無線通信技術(shù)發(fā)展的制約，是未來LTE/5G等無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之
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[0003]目前可調(diào)諧天線常見的實現(xiàn)方法主要是在天線縫隙中或者長度上單一地加載可變電容或者開關(guān)元件，通過外部直流偏置電壓控制這些電子元件的狀態(tài)進而改變天線的工作頻率。但是采用可變電容加載的方法由于電容調(diào)諧率的限制，導致電容加載的可調(diào)諧天線的調(diào)諧范圍很小；而開關(guān)的通斷狀態(tài)又只能進行天線離散頻點的調(diào)諧，二者不能滿足天線頻率多樣化的日益需求。此外，在天線的縫隙中或者長度上加載以上電子元件進行頻率調(diào)諧時將改變天線的基本結(jié)構(gòu)，造成其輸入阻抗的大幅變化或者是輻射模式的變化，進而嚴重的影響天線的阻抗匹配或者是其他電磁參數(shù)。因此，此類可調(diào)諧天線存在輸入阻抗變化明顯、阻抗匹配性能差、可調(diào)諧范圍窄等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多頻段可調(diào)諧天線，在滿足天線各項性能指標前提下，大幅度提高天線的頻率可調(diào)諧范圍，實現(xiàn)良好的阻抗匹配與駐波比，有非常良好的抗干擾性能。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種多頻段可調(diào)諧天線，其特征在于，包括:
[0006]天線頂層，在介質(zhì)基板的正面蝕刻體積為V的微帶輻射貼片；以矩形微帶貼片為原型，在矩形微帶貼片的正面，標記A、B、C、D四個頂點，且滿足AB = CD > AC = BD -M ^置于水平方向，AC置于垂直方向；
[0007]以頂點A為原點，沿著矩形上邊AB和左邊AC，標記距離為Rl的兩點，即點A’和A”，再做過點A’和A”的垂線，其交點標記為a，以點a為圓心，Rl為半徑進行圓角化處理，同理，以頂點B為原點，找到圓心點b，同樣進行半徑為Rl的圓角化處理；
[0008]以頂點C為原點，沿著矩形下邊⑶和左邊CA，標記距離為R2的兩點，即點C’和C”，再做過點C’和C”的垂線，其交點標記為C，以點C為圓心，R2為半徑進行圓角化處理，同理，以頂點D為原點，找到圓心點d，同樣進行半徑為R2的圓角化處理；
[0009]以矩形微帶貼片上邊AB中點e為中心，開半徑為R3的半圓孔；在點e的正下方，在剩余矩形微帶貼片的中點f處，開半徑為R4的圓孔；
[0010]按照上述方法處理完矩形微帶貼片后，將⑶邊的中點標記為天線饋電網(wǎng)絡(luò)的接入點；
[0011]天線饋電網(wǎng)絡(luò)，采用基于傳輸線電耦合發(fā)夾型微帶線的微帶濾波器；在發(fā)夾型微帶線上，安裝有可調(diào)諧器件，其具體安裝位置如下:
[0012]在微帶線的Al、A2處分別焊接變?nèi)荻O管Dl、D2，在微帶線的BI?B4處分別焊接RF-MEMS開關(guān)Fl?F4，在微帶線的Cl?C7處分別焊接電阻Rl?R7 ;
[0013]變?nèi)荻O管Dl、D2的正極均由微帶線經(jīng)過電阻R7后，從直流正極饋電端口 K3饋入，其負極分別由微帶線經(jīng)過電阻Rl、R2后，通過通孔Tl統(tǒng)一接地于直流負極饋電端口 ；
[0014]RF-MEMS開關(guān)Fl?F4，開關(guān)Fl左邊微帶線經(jīng)過電阻Rl后，通過通孔Tl與直流負極饋電端口相接，開關(guān)Fl右邊的微帶線經(jīng)過電阻R3后，通過通孔T2接地于直流負極饋電端口，開關(guān)Fl的正極通過直流饋電端口 K2饋入；同理，開關(guān)F2左、右兩邊微帶線分別經(jīng)過R2、R5后，通過通孔T1、T4接地于直流負極饋電端口，開關(guān)F2的正極由直流饋電端口 Κ2饋入；開關(guān)F3左、右兩邊微帶線分別經(jīng)過了 R5、R6后，通過通孔Τ4、Τ5接地于接地于直流負極饋電端口，開關(guān)F3的正極由直流饋電端口 Kl饋入；開關(guān)F4左、右兩邊微帶線分別經(jīng)過電阻R3、R4后，通過通孔Τ2、Τ3接地于直流負極饋電端口，開關(guān)F4的正極由直流饋電端口 KI饋入；
[0015]天線底層，為金屬導體做成的矩形接地板，矩形接地板位于天線饋電網(wǎng)絡(luò)的正背面；
[0016]天線饋電網(wǎng)絡(luò)輸出端直接與微帶輻射貼片連接，輸入端通過連接頭與射頻前端連接，直流負極饋電端口接入直流電壓源負極，直流正極饋電端口 Κ1、Κ2、Κ3接入直流電壓源正極；通過控制Κ3接入的電源電壓，來控制變?nèi)荻O管D1、D2電容值，實現(xiàn)天線頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)，通過控制Kl、K2電壓源至驅(qū)動電壓U，使RF-MEMS開關(guān)的導通，實現(xiàn)天線頻率離散變化。
[0017]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:
[0018]本發(fā)明一種多頻段可調(diào)諧天線，采用帶通濾波器集成超寬帶天線的結(jié)構(gòu)，使可調(diào)諧天線的工作頻率由超帶寬天線與帶通濾波器的相交帶寬所決定，這樣通過控制發(fā)夾型微帶線的長度來調(diào)節(jié)天線的諧振頻率，改善了天線的阻抗匹配性能。在具體的配置中，帶通濾波器采用RF MEMS開關(guān)和變?nèi)荻O管聯(lián)合調(diào)諧協(xié)同設(shè)計，從而實現(xiàn)極大地拓展調(diào)諧范圍的目的。
[0019]同時，本發(fā)明多頻段可調(diào)諧天線還具有以下有益效果:
[0020](I)、本發(fā)明的可調(diào)諧天線基于超寬帶天線與帶通濾波器進行集成設(shè)計，使天線具備窄帶的頻率帶寬，具有良好地抗干擾能力。通過控制饋電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)夾型微帶線長度來實現(xiàn)天線頻率的調(diào)諧，具有更加良好地阻抗匹配；
[0021](2)、本發(fā)明設(shè)計的可調(diào)諧天線以矩形微帶單極天線為原型，采用邊緣圓弧化和開圓孔的方法獲得螺旋形阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)，擴展了天線理論上可達到的最大調(diào)諧范圍，實際范圍可根據(jù)現(xiàn)實需求由開關(guān)數(shù)量所決定。
[0022](3)、本發(fā)明設(shè)計的天線饋電網(wǎng)絡(luò)采用了基于傳輸線電耦合發(fā)夾型微帶線的帶通濾波器，使用RF MEMS開關(guān)和變?nèi)荻O管聯(lián)合調(diào)諧協(xié)同設(shè)計，通過控制RF MEMS開關(guān)的導通狀態(tài)延伸濾波器長度來使天線在開關(guān)斷開狀態(tài)所能調(diào)節(jié)的頻率范圍發(fā)生偏移進而拓展了所能實現(xiàn)的調(diào)諧頻段，這樣通過增加一個RFMEMS開關(guān)，可多實現(xiàn)一個調(diào)諧頻段，從而達到拓展調(diào)諧范圍的目的。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種多頻段可調(diào)諧天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是圖1所示的微帶輻射貼片結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是圖1所示的天線饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖4是圖1所示的天線底層結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0028]實施例
[0029]以頻率調(diào)諧范圍在S波段(1.7GHz?3.1GHz)的可調(diào)諧天線為例:
[0030]考慮到天線的增益與性能，可調(diào)諧天線設(shè)計時選取材料ROGERS4533為介質(zhì)基板，其介電常數(shù)為3.45，損耗角正切為0.002，尺寸(長X寬X厚)50X70X0.762mm3。
[0031]圖1是本發(fā)明一種多頻段可調(diào)諧天線的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種多頻段可調(diào)諧天線，包括:
[0033]天線頂層是在介質(zhì)基板I的正面蝕刻體積為V = 36X30X0.035mm3的微帶輻射貼片3 ;如圖2所示，其實施如下:以銅材質(zhì)的矩形微帶貼片為原型，在矩形微帶貼的正面，標記A、B、C、D四個頂點，且滿足AB = CD > AC = BD -Mm置于水平方向，AC置于垂直方向；
[0034]以頂點A為原點，沿著矩形上邊AB和左邊AC，標記距離為Rl = 6mm的兩點，即點A’和A”，再做過點A’和A”的垂線，其交點標記為a，以點a為圓心，Rl = 6mm為半徑進行圓角化處理，同理，以頂點B為原點，找到圓心點b，同樣進行半徑為Rl = 6mm的圓角化處理；
[0035]以頂點C為原點，沿著矩形下邊⑶和