一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，包括天線(xiàn)輻射單元、第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、介質(zhì)基板、對(duì)稱(chēng)梯形地板，所述天線(xiàn)輻射單元、第一、二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、對(duì)稱(chēng)梯形地板蝕刻在介質(zhì)基板的同一側(cè)，所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)梯形地板的中間位置，所述天線(xiàn)輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接，所述U形貼片單極子內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)開(kāi)環(huán)圓形貼片，分別為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片及第二開(kāi)環(huán)圓形貼片，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接。本發(fā)明具有尺寸小、全向性好、寬頻帶和開(kāi)關(guān)電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)，適用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域，具體涉及一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，頻譜需求量快速增長(zhǎng)，頻譜資源顯得越來(lái)越缺乏，已成為制約無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的瓶頸之一。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電是一個(gè)智能的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，能自動(dòng)感知周?chē)臒o(wú)線(xiàn)環(huán)境，實(shí)時(shí)調(diào)整內(nèi)部無(wú)線(xiàn)電參數(shù)(如功率、頻率、調(diào)制和編碼方案等)，以適應(yīng)外部無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化，并保證在不對(duì)授權(quán)用戶(hù)造成干擾的情況下，利用空閑頻譜資源進(jìn)行通信。涉及到認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)終端，需要一種天線(xiàn)在較寬的頻段來(lái)搜尋空閑的頻段，另一種天線(xiàn)能在搜尋到的空閑頻段內(nèi)工作，一旦這個(gè)頻段被重新占用就要及時(shí)讓出信道去尋找其他的頻段。所以終端通常采用超寬帶天線(xiàn)和可重構(gòu)窄帶天線(xiàn)，分別用于頻率感知和無(wú)線(xiàn)通信。
[0003]可重構(gòu)天線(xiàn)現(xiàn)在大多數(shù)采用電學(xué)開(kāi)關(guān)，它會(huì)對(duì)天線(xiàn)的輻射造成影響；還有的采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這種會(huì)增加天線(xiàn)后期制作的難度并且不利于小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供小尺寸、寬帶與窄帶性能集成的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，包括天線(xiàn)輻射單元、第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、介質(zhì)基板、對(duì)稱(chēng)梯形地板，所述天線(xiàn)輻射單元、第一、二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、對(duì)稱(chēng)梯形地板蝕刻在介質(zhì)基板的同一側(cè)，所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)梯形地板的中間位置，所述天線(xiàn)輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接，所述U形貼片單極子內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)開(kāi)環(huán)圓形貼片，分別為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片及第二開(kāi)環(huán)圓形貼片，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接。
[0007]所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片O度開(kāi)環(huán)，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度處開(kāi)環(huán)，所述O度為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片底部中心位置。
[0008]所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片分成4個(gè)圓弧，所述4個(gè)圓弧分別是第一、二、三、四圓弧。
[0009]還包括四個(gè)光控硅開(kāi)關(guān)，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)，所述第一光控硅開(kāi)關(guān)位于所述第一圓弧和U形貼片單極子之間，所述第二光控硅開(kāi)關(guān)位于所述第二圓弧和U形貼片單極子之間，所述第三光控硅開(kāi)關(guān)位于所述第三圓弧和第四圓弧之間，所述第四光控硅開(kāi)關(guān)位于所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片和第四圓弧之間，第一、第二、第三及第四光控硅分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置。
[0010]所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片的外圓開(kāi)有兩個(gè)關(guān)于圓心對(duì)稱(chēng)的細(xì)槽。
[0011]所述第一、第二、第三及第四光控娃開(kāi)關(guān)均為具有內(nèi)光電效應(yīng)的半導(dǎo)體娃。
[0012]所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片外圓半徑是6.5mm,內(nèi)圓半徑是4mm,所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片的O度開(kāi)環(huán)覽度是3mm。
[0013]所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內(nèi)圓半徑是7.5mm,所述O度、90度、270度處開(kāi)環(huán)的覽度是lrnm，所述180度處開(kāi)環(huán)覽度是4mm。
[0014]所述對(duì)稱(chēng)梯形地板與第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)間隔是0.3_。
[0015]所述細(xì)槽的長(zhǎng)度是1.5mm,寬度是0.5mm。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明是一種小尺寸、寬帶與窄帶性能集成的用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)雙端口天線(xiàn)；
[0018]本發(fā)明使用一個(gè)U形單極子寬帶天線(xiàn)提供對(duì)3-llGHz內(nèi)頻段的全頻覆蓋，兩個(gè)圓形開(kāi)環(huán)單極子天線(xiàn)工作在窄帶，利用四個(gè)光控硅開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)在窄帶頻率重構(gòu)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2是本發(fā)明本實(shí)施例一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)的參數(shù)圖；
[0021]圖3是本發(fā)明一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)的寬帶帶寬圖；
[0022]圖4是本發(fā)明一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)的窄帶帶寬圖；
[0023]圖5是本發(fā)明一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)隔離度圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0025]實(shí)施例
[0026]如圖1、圖2所示，一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，包括天線(xiàn)輻射單元、第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4、第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)5、介質(zhì)基板1、對(duì)稱(chēng)梯形地板2，所述天線(xiàn)輻射單元、第一、二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4、5，對(duì)稱(chēng)梯形地板2蝕刻在介質(zhì)基板I的同一側(cè)，所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4位于對(duì)稱(chēng)梯形地板2的中間位置，所述天線(xiàn)輻射單元包括U形貼片單極子3，所述U形貼片單極子3輻射的帶寬是超寬帶，作用是在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)搜索信號(hào)，完成頻譜感知，其內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)開(kāi)環(huán)圓形貼片，分別為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片6及第二開(kāi)環(huán)圓形貼片7，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)5連接，所述U形貼片單極子3與所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4連接，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片平均分成四個(gè)圓弧，所述四個(gè)圓弧分別為第一、
二、三、四圓弧7A-7D。
[0027]所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片6在O度開(kāi)環(huán)，其開(kāi)環(huán)寬度是W3 = 3mm，所述O度具體為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片6底部中心位置，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度開(kāi)環(huán)，其寬度分別為:lmm、lmm、4mm及1mm。
[0028]本實(shí)施例采用的介質(zhì)基板I的是厚度為0.5mm高頻板FR4板材，相對(duì)介電常數(shù)
4.4，損耗角正切是0.02，整個(gè)天線(xiàn)尺寸長(zhǎng)L和寬W各為38.5mm, 40mm,厚度h是0.5mm。
[0029]本發(fā)明包括四個(gè)光控硅開(kāi)關(guān)，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)，所述第一光控硅開(kāi)關(guān)8A位于所述第一圓弧7A和U形貼片單極子3之間，所述第二光控硅開(kāi)關(guān)SB位于所述第二圓弧7B和U形貼片單極子3之間，所述第三光控硅開(kāi)關(guān)SC位于所述第三圓弧7C和第四圓弧7D之間，所述第四光控硅開(kāi)關(guān)8D位于所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片6和第四圓弧之7D間，第一、第二、第三及第四光控硅8A-8D分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置，O度位置為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片的底部中心，所述第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)作用是天線(xiàn)輻射電流的有效電長(zhǎng)度發(fā)生變化導(dǎo)致窄帶天線(xiàn)的工作頻率不同，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)功能；所述第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)具有電磁透明的特點(diǎn)不會(huì)對(duì)所述天線(xiàn)輻射單元造成影響，根據(jù)內(nèi)光電效應(yīng)，當(dāng)入射光子的能量大于半導(dǎo)體硅的能量帶隙時(shí)，硅里面的電子就會(huì)發(fā)生電子躍遷從禁帶躍遷到價(jià)帶，表現(xiàn)為從絕緣體成為導(dǎo)體，利用激光控制硅開(kāi)關(guān)的通斷兩種狀態(tài)，同時(shí)連接不同耦合環(huán)部分，形成不同的電流輻射路徑，進(jìn)而會(huì)有不同的頻率重構(gòu)頻段。
[0030]所述第一、第二、第三及第四光控娃開(kāi)關(guān)均為具有內(nèi)光電效應(yīng)的半導(dǎo)體娃，尺寸為1X1X0.4mm3 η
[0031]所述對(duì)稱(chēng)梯形地板2的高度是Lg = 1mm,所示第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4寬度是2mm,所述對(duì)稱(chēng)梯形地板2與第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)4間隔g = 0.3mm ;所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)5寬度是W5 = 2mm，與所述U形貼片單極子間隔是0.25mm ;所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)是為了提高所述U形貼片單極子的阻抗匹配，所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)是為了提高所述開(kāi)環(huán)圓形貼片的阻抗匹配；
[0032]所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片的外圓向著圓心方向開(kāi)有兩個(gè)關(guān)于圓心對(duì)稱(chēng)的細(xì)槽9A-9B，所述細(xì)槽長(zhǎng)度是1.5mm,寬度是0.5mm。
[0033]本實(shí)施例中，第一開(kāi)環(huán)圓形貼片內(nèi)圓半徑是rl = 4mm,外圓半徑是r2 = 6.5mm,所述第一、二、三和四圓弧與所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片相隔Imm;所述第一、二三、四圓弧和第一開(kāi)環(huán)圓形貼片組成窄帶天線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
[0034]所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內(nèi)圓半徑是7.5mm。
[0035]如圖2所示，具體的參數(shù)為第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)寬度:W1 = 2mm，對(duì)稱(chēng)梯形地板離介質(zhì)基板右邊緣距離:W2 = 10.5mm,細(xì)槽寬度:W4 = 0.5mm，第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)寬度:W5 =2mm，第二圓弧與第三圓弧之間距離:W7 = 4mm，第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)與對(duì)稱(chēng)梯形地板的距離:gl = 0.3mm, U形貼片單極子與對(duì)稱(chēng)梯形地板之間的距離:g2 = 0.5mm,對(duì)稱(chēng)梯形地板右邊的高度:L2 = 3mm,細(xì)槽長(zhǎng)度L4 = 1.5mm,第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)長(zhǎng)度:L5 = 6mm。
[0036]如圖3、4、5所示，本發(fā)明通過(guò)光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)，采用共面波導(dǎo)饋電的雙端口結(jié)構(gòu)，U形貼片單極子實(shí)現(xiàn)寬帶功能，第一開(kāi)環(huán)圓形貼片和第二開(kāi)環(huán)圓形貼片的四個(gè)圓弧實(shí)現(xiàn)窄帶功能，利用四個(gè)光控硅片改變電流的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)寬帶范圍是
3-llGHz，可重構(gòu)窄帶范圍是 5.8-6.8GHz、6.7-7.3GHz、7.0-8.4GHz 和 7.9-9.2GHz。
[0037]該天線(xiàn)具有小型化的特點(diǎn)，并且采用光控硅開(kāi)關(guān)能減小對(duì)天線(xiàn)輻射的影響，頻率重構(gòu)范圍集中在超寬帶的高頻部分。
[0038]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，包括天線(xiàn)輻射單元、第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、介質(zhì)基板、對(duì)稱(chēng)梯形地板，所述天線(xiàn)輻射單元、第一、二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)、對(duì)稱(chēng)梯形地板蝕刻在介質(zhì)基板的同一側(cè)，所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)位于對(duì)稱(chēng)梯形地板的中間位置，其特征在于，所述天線(xiàn)輻射單元包括U形貼片單極子，所述U形貼片單極子與所述第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接，所述U形貼片單極子內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)開(kāi)環(huán)圓形貼片，分別為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片及第二開(kāi)環(huán)圓形貼片，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片與所述第二共面波導(dǎo)饋線(xiàn)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片在O度開(kāi)環(huán)，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片在O度、90度、180度及270度處開(kāi)環(huán)，所述O度為第一開(kāi)環(huán)圓形貼片底部中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片分成4個(gè)圓弧，所述4個(gè)圓弧分別是第一、二、三、四圓弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，還包括四個(gè)光控硅開(kāi)關(guān)，分別為第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)，所述第一光控硅開(kāi)關(guān)位于第一圓弧和U形貼片單極子之間，所述第二光控硅開(kāi)關(guān)位于第二圓弧和U形貼片單極子之間，所述第三光控硅開(kāi)關(guān)位于第三圓弧和第四圓弧之間，所述第四光控硅開(kāi)關(guān)位于第一開(kāi)環(huán)圓形貼片和第四圓弧之間，第一、第二、第三及第四光控硅分別位于7度位置、115度位置、270位置及324度位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片的外圓開(kāi)有兩個(gè)關(guān)于圓心對(duì)稱(chēng)的細(xì)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四光控硅開(kāi)關(guān)均為具有內(nèi)光電效應(yīng)的半導(dǎo)體硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片外圓半徑是6.5mm,內(nèi)圓半徑是4mm,所述第一開(kāi)環(huán)圓形貼片在O度開(kāi)環(huán)寬度是3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述第二開(kāi)環(huán)圓形貼片外圓半徑是8.5mm,內(nèi)圓半徑是7.5mm,所述O度、90度、270度處開(kāi)環(huán)的寬度是Imm,所述180度處開(kāi)環(huán)覽度是4mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)梯形地板與第一共面波導(dǎo)饋線(xiàn)間隔是0.3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電光控可重構(gòu)天線(xiàn)，其特征在于，所述細(xì)槽的長(zhǎng)度是1.5mm,寬度是0.5mm。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK104078757SQ201410263971
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉雄英, 鄭守慧 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)