一种可编程漏波天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种应用于可扫描雷达、智能通信前端、物联网及机器学习的可编程漏波天线。

背景技术：

随着5g通信技术的发展，智能生活普及在家家户户中，越来越多的技术都在追求智能化，尤其是机械学习技术的出现，加速了通信系统的智能化。天线作为5g通信的关键部件，需要能适应多变的环境以及更小的设计空间。

为了提高信息容量和天线对环境的适应度，就需要对其进行可重构的设计，可编程天线就是天线重构的方式之一，在单一的天线上，设置多种状态来使天线有不同的辐射状态，且该种状态适用于机械学习。

现在已有的可扫描天线存在以下缺陷：

1)现有的漏波天线是通过改变漏波缝隙的形状来改变辐射波束的方向，不利于控制和操作；

2)现有波束赋形大多基于天线阵列理论，采用加权阵列馈电的方法，馈电网络复杂，且对可编程的漏波天线涉及较少；

3)现有的漏波天线无法匹配于机械学习，大多无法满足智能生活的需求，占用带宽比较多，利用率低。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种适用于机械学习的智能化的可编程漏波天线，多状态的控制辐射方向，结构简单，使用方便，无复杂的馈电结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种可编程漏波天线，包括漏波波导，所述漏波波导由介质板、微机械开关和n个单元周期性阵列结构(n为正整数)组成，所述微机械开关和单元周期性阵列结构设置于介质板上，所述单元周期性阵列结构由对称设置的j型超材料子结构组成。

所述n个单元周期性阵列结构包括2ⁿ种不同的辐射状态。

所述介质板是熔融石英介质板。

所述微机械开关为mems开关。

所述超材料由铬(cr)与铜(cu)两相组成。

所述铬(cr)的厚度为0.2um，铜(cu)的厚度为1.5um。

所述可编程漏波天线长度为40mm，宽度为15mm，高度为1.6mm。

所述可编程漏波天线的工作频率为8.7ghz-9.4ghz。

与现有技术相比，本发明可编程漏波天线，由漏波波导、微机械开关和n个单元周期性阵列结构(n为正整数)组成，所述微机械开关和单元周期性阵列结构设置于介质板上，所述单元周期性阵列结构由对称设置的j型超材料子结构组成，所述介质板前端为射频输入，后端为匹配阻抗。本发明通过控制微机械开关来获得所需要的辐射方向，满足于机械学习多状态的需求，进而实现智能选择辐射方向的功能。相比已有的可扫描天线具有较大体积，庞大的开关，复杂的馈电结构，本发明漏波天线具有控制方便，结构简单，体积小，实用性高，适用范围广的优点。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明可编程漏波天线结构示意图；

图2：本发明j型超材料单元结构示意图；

图3：本发明mems开关示意图；

图4：本发明在9.0ghz频率下不同状态的归一化辐射示意图；

图5：本发明在9.1ghz频率下不同状态的归一化辐射示意图；

图6：本发明在9.2ghz频率下不同状态的归一化辐射示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本发明提供的一种可编程漏波天线，包括漏波波导，所述介质滤波器由介质板、微机械开关和n个单元周期性阵列结构(n为正整数)组成，所述微机械开关和单元周期性阵列结构设置于介质板上，所述单元周期性阵列结构由对称设置的j型超材料子结构组成。所述介质板前端为射频输入，后端为匹配阻抗。优选的，本发明介质板是熔融石英介质板。微机械开关为mems开关。

如图1所示，本发明可编程漏波天线由熔融石英介质板11、mems开关12和八个周期的j型超材料单元13组成，长度为40mm，宽度为15mm，高度为1.6mm，工作频率为8.7ghz-9.4ghz。本发明是一种小尺寸芯片天线，易于使用在各种智能生活中。本发明基于可编程的j型超材料智能天线，具有控制方便，结构简单，体积小，实用性高，适用范围广的优点。

优选的，本发明n个单元周期性阵列结构包括2ⁿ种不同的辐射状态。如图2-3所示，本发明基于微制造技术，通过控制mems开关来控制不同的状态，适用于机械学习，以实现智能需求。其熔融石英介质板11上有八个j型超材料单元13，理论上可以获得2⁸＝256种不同的状态。

实施中，如图4-6所示，本发明实施例选取其中的九种状态(分别为“00000000”、“00010000”、“10010000”、“10110000”、“10101010”、“10111100”、“10111110”、“11111101”、“11111111”)，得到在同一频率下九种状态的归一化辐射图，得出不同的状态对应辐射方向不同。具体的，在图4-6中，“00000000”表示8个单元的mems开关均为打开状态；“00010000”表示第四个单元的mems开关闭合，其他7个单元的mems开关打开；“10010000”表示第一个和第四个单元的mems开关闭合，其他6个单元的mems开关打开；“10110000”表示第一个、第三个和第四个单元的mems开关闭合，其他5个单元的mems开关打开；“10101010”表示第一个、第三个、第五个和第七个单元的mems开关闭合，其他4个单元的mems开关打开；“10111100”表示第二个、第七个和第八个单元的mems开关打开，其他5个单元的mems开关闭合；“10111110”表示第二个和第八个单元的mems开关打开，其他6个单元的mems开关闭合；“11111101”表示第七个单元的mems开关打开，其他7个单元的mems开关闭合；“11111111”表示8个单元的mems开关均为闭合状态。如图4-6所示，8个单元的漏波天线根据选取的9种状态，在固定频率，方向图依次随着状态“00000000”、“00010000”、“10010000”、“10110000”、“10101010”、“10111100”、“10111110”、“11111101”、“11111111”而依次扫面。本发明可根据未来通信系统前端的智能性辐射扫描的需求，通过控制mems开关，获得期望的辐射方向图，在保持频率不变的条件下，可实现实时的波束控制。

本发明由于利用mems开关来控制周期性结构，可实现多种不同的控制状态，契合机械学习技术。即利用机械学习来学习多状态的特点，进而实现针对于特定场景的精确状态定位。本发明利用微机械开关来控制状态，可在同一频率上通过不同状态控制不同方向的辐射，节省了许多频带。

由上，针对现有的天线在不同方向的辐射所需带宽大，本发明可在单一的频率上智能的获得不同方向的辐射，并且利用mems开关实现对周期性多个单元的控制状态，契合机械学习，以实现针对于特定场景的可编程的控制。

与已有的可扫描天线较大体积，庞大的开关，复杂的馈电结构相比，本发明可编程漏波天线具有以下优点：

1)本发明是基于可编程的智能漏波天线，通过控制mems开关来控制辐射方向，是一种小尺寸芯片，应用范围广阔。

2)本发明所需频率带宽小，对频带资源的占用率的要求低。

3)本发明馈电方式简单，结构也不复杂，并且易于控制。

4)本发明通过mems开关实现多状态，适用于机械学习，并以此实现可编程的智能化通信需求。

综上，本发明的目的旨在设计一种适用于机械学习的智能化漏波天线，多状态的控制辐射方向，结构相对简单，通过利用mems开关来控制状态，具有多状态的可编程性，以实现更高的实用性和可靠性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。