述接地板3上L型开路缝隙4水平枝节长度为10.2mm，垂直枝节长度为7.5mm，U型短路缝隙5水平枝节长度为12_，垂直枝节长度为1mm，L型开路缝隙4和U型短路缝隙5的宽度均为1mm，偏置缝隙7-1、7-2、7-3、7-4的宽度均为0.3mm。
[0024]两个对称L型开路缝隙使得天线能够获得较大的阻抗带宽和较小的交叉极化；偏置缝隙及其上的隔直电容能够有效减少直流信号和射频信号的串扰。
[0025]附图3示出了小型化频率可重构微带缝隙天线各个工作模式的回波损耗曲线，其中横坐标代表频率变量，单位为GHz，纵坐标代表幅度变量，单位为dB。从图中可以看出，当天线工作在state I (三个PIN 二极管都断开)时，天线谐振频率为2.3GHz和4.4GHz ;当天线工作在state 2 (6-3断开，6_1和6_2导通)时，天线谐振频率为4.4GHz和5.8GHz ；当天线工作在state 3 (6-3导通，6_1和6_2断开)时，天线谐振频率为2.3GHz ;当天线工作在state 4 (三个二极管都导通)时，天线谐振频率为5.8GHz。在I S111〈_10dB的情况下，三个工作频率的相对带宽分别为4.7%, 6.3%，5.7%。
[0026]附图4-6分别示出了小型化频率可重构微带缝隙天线在2.3GHz,4.4GHz和5.8GHz的辐射方向图。从图中可以看出，天线在三个频率的辐射性能稳定，E面方向图呈“8”字型，H面方向图是全向型。同时，由于天线的结构对称，交叉极化基本低于_20dB，在一些角度交叉极化会大于_20dB，可能主要是由于偏置线的影响。
【主权项】
1.一种小型化频率可重构微带缝隙天线，包括上层的微带馈线(1)、中间层的介质基板(2)及下层的接地板(3);其特征在于所述微带馈线(I)为阶梯型馈线；所述接地板(3)刻蚀两个L型开路缝隙(4)和一个U型短路缝隙(5)，其中两个L型开路缝隙(4)以接地板(3)—条中心线为轴对称刻蚀；U型短路缝隙(5)的水平枝节与该中心线垂直相交；三个PIN二极管分别加载于两个L型开路缝隙(4)和U型短路缝隙(5)之上；所述接地板(3)还刻蚀有四个偏置缝隙，十个隔直电容(8)加载于偏置缝隙之上。
2.如权利要求1所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，所述接地板(3)刻蚀L型开路缝隙(4)的长度对应于天线最小工作频率的四分之一导波波长，天线尺寸为27 mm X 25 mm0
3.如权利要求1或2所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，两个L型开路缝隙(4)的垂直枝节对称分布在作为对称轴的中心线两侧且与该中心线平行，水平枝节由垂直枝节的底部延伸至相邻的接地板(3)侧边边缘；U型短路缝隙(5)位于两个L型开路缝隙(4)的上方；三个PIN 二极管分别加载于U型短路缝隙(5)的水平枝节的中心以及两个L型开路缝隙(4)的水平枝节靠近接地板(3)侧边的一端。
4.如权利要求1或2所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，所述四个偏置缝隙包括第一偏置缝隙(7-1)、第二偏置缝隙(7-2)、第三偏置缝隙(7-3)和第四偏置缝隙(7-4);第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)呈倒L型且对称分布在中心线的两侧并同时位于U型短路缝隙(5)的上方，第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)由水平段和竖直段组成，竖直段对称分布于中心线两侧，水平段由竖直段顶部延伸至邻近的接地板(3)侧边；第三偏置缝隙(7-3)和第四偏置缝隙(7-4)呈竖直状且对称分布在中心线的两侧并分别位于两个L型开路缝隙(4)的水平枝节的下部；第三偏置缝隙(7-3)以及第四偏置缝隙(7-4)分别由两个L型开路缝隙(4)的水平枝节的下部延伸至接地板的底边；第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)的两个端部以及弯折处均加载有一个隔直电容(8);第三偏置缝隙(7-3)和第三偏置缝隙(7-4)的上下端均加载有一个隔直电容(8)。
5.如权利要求3所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，所述四个偏置缝隙包括第一偏置缝隙(7-1)、第二偏置缝隙(7-2)、第三偏置缝隙(7-3)和第四偏置缝隙(7-4);第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)呈倒L型且对称分布在中心线的两侧并同时位于U型短路缝隙(5)的上方，第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)由水平段和竖直段组成，竖直段对称分布于中心线两侧，水平段由竖直段顶部延伸至邻近的接地板(3 )侧边；第三偏置缝隙(7-3)和第四偏置缝隙(7-4)呈竖直状且对称分布在中心线的两侧并分别位于两个L型开路缝隙(4)的水平枝节的下部；第三偏置缝隙(7-3)以及第四偏置缝隙(7-4)分别由两个L型开路缝隙(4)的水平枝节的下部延伸至接地板的底边；第一偏置缝隙(7-1)和第二偏置缝隙(7-2)的两个端部以及弯折处均加载有一个隔直电容(8);第三偏置缝隙(7-3)和第三偏置缝隙(7-4)的上下端均加载有一个隔直电容(8)。
6.如权利要求1或2所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，所述介质基板(2)采用介电常数为3.48，厚度为0.8mm的Rogers 4350B介质基板。
7.如权利要求3所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，所述介质基板(2)采用介电常数为3.48，厚度为0.8mm的Rogers 4350B介质基板。
8.如权利要求1或2所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，阶梯型馈线的上半部分长度为9.6mm，宽度为8mm，下半部分长度为7mm，宽度为1.68mm ;所述接地板(3)上L型开路缝隙(4)水平枝节长度为10.2mm，垂直枝节长度为7.5mm，U型短路缝隙(5)水平枝节长度为12_，垂直枝节长度为1mm，L型开路缝隙(4)和U型短路缝隙(5)的宽度均为1mm，偏置缝隙的宽度均为0.3mm。
9.如权利要求3所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，阶梯型馈线的上半部分长度为9.6mm，宽度为8mm，下半部分长度为7mm，宽度为1.68mm ;所述接地板(3)上L型开路缝隙(4)水平枝节长度为10.2_，垂直枝节长度为7.5mm, U型短路缝隙(5)水平枝节长度为12_，垂直枝节长度为1mm，L型开路缝隙(4)和U型短路缝隙(5)的宽度均为1mm，偏置缝隙的宽度均为0.3mm。
10.如权利要求4所述的小型化频率可重构微带缝隙天线，其特征在于，阶梯型馈线的上半部分长度为9.6mm，宽度为8mm，下半部分长度为7mm，宽度为1.68mm ;所述接地板(3)上L型开路缝隙(4)水平枝节长度为10.2_，垂直枝节长度为7.5mm, U型短路缝隙(5)水平枝节长度为12_，垂直枝节长度为1mm，L型开路缝隙(4)和U型短路缝隙(5)的宽度均为1mm，偏置缝隙的宽度均为0.3mm。
【专利摘要】本发明涉及通信系统综合设计中的天线技术领域，特别涉及频率可重构微带天线设计，具体为一种小型化频率可重构微带缝隙天线，解决了目前无线通信系统天线数量多、射频前端集成度低的技术难题。它包括三层，上层为微带馈线，中间层为介质基板，下层为接地板。所述接地板刻蚀两个L型开路缝隙和一个U型短路缝隙，所有缝隙关于接地板中心左右对称。为了实现频率可重构，在每个缝隙中分别加载一个PIN二极管，通过控制二极管的不同组合状态使得天线产生四个工作模式。本发明可以工作在第四代移动通信系统2.3GHz、航空移动遥测系统4.4GHz以及无线局域网系统5.8GHz频段，结构简单，成本低、可靠性好，满足无线通信系统紧凑、高集成的要求。
【IPC分类】H01Q5-314, H01Q5-28, H01Q1-48, H01Q5-10
【公开号】CN104852137
【申请号】CN201510260485
【发明人】韩丽萍, 王彩霞, 陈新伟, 张文梅
【申请人】山西大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月21日