一种工作于UHF波段的印刷型光控方向图可重构八木天线的制作方法

本发明涉及一种用于uhf波段的光控方向图可重构天线，属于无线电技术领域。

背景技术：

随着现代移动通讯的发展，为了满足多功能通信系统对天线的要求，能够根据环境及应用场合的变化而做出调整的天线在智能汽车、飞机雷达、无线和卫星通信网络以及空间遥感等多方面得到广泛应用。

现有的可重构天线大多基于机械调节和电调节，需要引入额外的机械控制装置或控制电路，由于引入了电线和电流，因此增大了对原天线方向图和谐振频率的影响，并且机械调节和电调节的可重构天线的反应速度受到严格的限制。因此，提供一种通过光控来实现天线自身结构的调整，从而实现方向图可重构的天线是十分必要的。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的可重构天线大多基于机械调节和电调节，需要引入额外的机械控制装置或控制电路和调节反应速度受到限制等问题，提出了一种uhf波段的光控方向图可重构天线。

本发明的技术方案：

一种uhf波段的光控方向图可重构天线，包括微波介质板和印刷在微波介质板上表面的金属辐射图形，金属辐射图形包括有源对称振子、反射器和引向器，所述的有源对称振子印刷在微波介质板上表面的中部；所述的反射器和引向器分别印刷在有源对称振子的两侧。

优选的：所述的有源对称振子包括两个有源对称振子臂，所述的有源对称振子臂为长方形，两个有源对称振子臂之间距离为2mm，并且两个有源对称振子臂中间采用sma接头馈电，sma接头安装在微波介质板的下表面，sma接头的外导体穿过微波介质板的过孔与一个有源对称振子臂连接，sma接头的内导体穿过微波介质板的过孔与另一个有源对称振子臂的天线馈电点建立连接。

优选的：所述的反射器包括两个反射器臂，所述的反射器臂为长方形，两个反射器臂之间距离为2mm，并且两个反射器臂中间焊接一个光电二极管。

优选的：所述的引向器包括两个引向器臂，所述的引向器臂为长方形，两个引向器臂之间距离为2mm，并且两个引向器臂之间焊接一个光电二极管。

本发明具有以下有益效果：本发明涉及一种uhf波段的光控方向图可重构天线，引向器和反射器两臂中间各焊接一个光电二极管，分别用一个功率为1.6w，波长为940nm的红外光源去控制pin光电二极管的导通与断开，即可以实现方向图可重构，大大简化了可重构天线的复杂结构；同时使用光电二极管作为本天线的光控开关代替传统机械控制装置或控制电路，因而可以大大的减少对原天线方向图和谐振频率的影响，并且避免了由于传统机械调节和电调节需要受到外部控制电路的控制而引起的可重构天线的反应速度严格受到限制的问题。此外，由于本专利的可重构天线隔离了控制源和天线，可以大大减小两者之间的温度和电磁干扰，天线运行更加稳定可靠。

附图说明

图1是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线的结构示意图；

图2是本发明提供的用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线具体实施方式的尺寸标注图；

图3是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有无光照的条件下反射系数的仿真结果示意图；

图4是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有无光照的条件下e面方向图的仿真结果示意图；

图5是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有无光照的条件下h面方向图的仿真结果示意图；

图6是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有光照的条件下反射系数的仿真结果与实验结果对比图；

图7是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在无光照的条件下反射系数的仿真结果与实验结果对比图；

图8是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有光照的条件下归一化e面方向图的仿真结果与实验结果对比图；

图9是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在有光照的条件下归一化h面方向图的仿真结果与实验结果对比图；

图10是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在无光照的条件下归一化e面方向图的仿真结果与实验结果对比图；

图11是用于uhf波段的印刷型方向图可重构八木天线在无光照的条件下归一化h面方向图的仿真结果与实验结果对比图；

图中1-微波介质板，2-有源对称振子，3-反射器，4-引向器，5-sma接头，6-天线馈电点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一个实施例，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他的实施例，都属于本发明的保护范围。

图2给出了本发明提供的工作于uhf波段的印刷型光控方向图可重构八木天线的一种具体实施方式。

金属辐射图形印刷在相对介电常数εr＝4.3，长度为b，宽度为a，厚度为h的微波介质板上，介质板的型号为taconictrf-43；有源振子的长度为l，宽度为w。引向器和反射器的长度分别为lt和lr，宽度也为w，它们与有源振子的距离分别为dt和dr。三个振子两臂间的缝隙宽度都为g，这些尺寸参数的具体值如下：a＝150mm,b＝200mm,h＝1.63mm，w＝10mm,g＝2mm,l＝75mm,lt＝50mm,lr＝86mm,dt＝56mm,dr＝45mm。有源振子两臂中间采用50ω的sma接头底部馈电。在引向器和反射器两臂中间各焊接一个光电二极管，分别用一个功率为1.6w，波长为940nm的红外光源去控制pin光电二极管的导通与断开，光照时二极管导通，无光照时二极管断开。两个光电二级管均采用sharppd60t。当二极管导通时，引向器和反射器两臂都导通，天线工作在正常八木天线状态，其最大辐射方向为最小振子方向；当二极管断开时，引向器和反射器两臂都断开，它们形成寄生振子，与有源振子组成阵列，从而使最大辐射方向朝最大振子方向。

通过对上图天线结构用cst软件建模，得到最终的仿真结果，如图3、图4和图5。图3的仿真结果显示该天线谐振在800mhz左右，且在有红外光照和无红外光照两种条件下的反射系数|s11|<-10db频带相差不大。根据建模获得的仿真结果还表明，该天线在红外光照和无红外光照条件下，最大增益分别为5.8db和5.1db，前后比分别为11.9db和8.0db。天线的e面和h面归一化方向图分别如图4和图5所示，从图中可以看出，无红外光照时，该天线最大辐射方向旋转了180°，实现了方向图可重构功能。

将该天线的微波介质板、有源对称振子、反射器和引向器集成后进行测试，测试结果与仿真结果进行比较，如图6至图11所示。如图可知，天线在有无光照条件下仿真与测试的|s11|和方向图的对比，可以看出|s11|仿真和测试均吻合的很好，方向图在主瓣处也吻合很好，其微小差别是来自于介质板介电常数离散性以及制作实物时产生的误差。只有后瓣仿真和测试值有些差别，这是由于在测试时用来固定天线的夹具是固定在天线的后方的因此会对后向辐射产生干扰。仿真与实验值的吻合说明了此发明的可靠性，以及使用光控进行天线重构可避免复杂的控制系统对天线性能的影响。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。