CN109687149A - 基于编程实现频率可重构天线 - Google Patents

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王勇
张涛
李鹏
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Abstract

本发明涉及一种基于编程实现频率可重构天线，其中，包括：天线层、介质层、地层以及信号控制层；天线层多个金属孤岛组成一个两维矩阵，相邻的金属孤岛之间采用pin管联通，当pin管处于截止状态时开路，通过pin管联通的金属孤岛之间的隔离。采用微带天线的基本原理，天线的频率与天线的面积正相关；通过改变天线的面积大小从而改变天线的谐振频率实现频率的重构。通过调谐天线的频率可调，通信系统的复杂程度及成本显著降低。

Description

基于编程实现频率可重构天线
技术领域
本发明涉及一种频率可重构的天线，具体的说，是指通过控制编程数字器件，实现天线频率可重构天线。
背景技术
目前，随着数字器件的迅猛发展以及频谱资源规划成熟，一套通信系统需要兼容不同的使用功能，由于频谱资源已规划完成，频率的差异需要不同的天线与之相匹配使用；当前的解决方式主要有两种，一是天线采用超宽带形式后面加不同的滤波器组，二是每一个功能通道后加一个特定的天线；两种方案虽然都能够技术实现，但是设备的体积以及成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于编程实现频率可重构天线，实现不同通信系统频率的匹配，以克服现有技术中存在的不足和缺陷，
本发明一种基于编程实现频率可重构天线，其中，包括：天线层、介质层、地层以及信号控制层；天线层多个金属孤岛组成一个两维矩阵，相邻的金属孤岛之间采用pin管联通，当pin管处于截止状态时开路，通过pin管联通的金属孤岛之间的隔离。
根据本发明的基于编程实现频率可重构天线的一实施例，其中，两维矩阵中的一金属孤岛的pin管联通外部馈电点。
根据本发明的基于编程实现频率可重构天线的一实施例，其中，连接金属孤岛水平pin管为一个二维矩阵，二维矩阵与pin管对应，信号控制层控制pin管导通或者截止状态。
本发明利用频率可重构技术可实现不同系统频率之间的切换，实现一个天线即可完成功能切换，节省了设备体积以及降低了成产成本。
附图说明
图1是本发明基于编程实现频率可重构天线的总体连接示意图；
图2是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线结构层示意图；
图3是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线的选通图形图；
图4是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线等效模型图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1是本发明基于编程实现频率可重构天线的总体连接示意图，图2是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线结构层示意图，图3是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线的选通图形图，图4是本发明基于编程实现频率可重构天线的天线等效模型图，如图1至图4所示，本发明是一种能够实现频率可调的天线，它包括天线层、介质层、地层以及信号控制层组成。
如图1至图4所示，天线层有许多的金属孤岛组成一个两维矩阵，相邻的金属孤岛之间采用pin联通，矩阵中部的金属孤岛具有上下左右四个方向的pin管，pin管在导通状态下类似与金属，实现金属孤岛之间的互联；当pin管处于截止状态时，相当于开路，实现金属孤岛之间的隔离；连接金属孤岛水平pin管可以做成一个两位矩阵，矩阵单元与实际pin一一对应，水平编号从右向左依次时V(1，1)到V(1，m)；垂直编号依次是H(1，1)到H(1，m+1)；信号控制层通过控制V、H两个矩阵单元的元素导通或者截止状态，图1中所有相互pin导通的金属孤岛组成图3的结构，完成图3的天线图形结构，其等效天线模型如图4所示。
如图4所示，转成经典的微带天线理论模型后，可以直接采用微带天线的分析方法进行设计：
根据微带天线理论，传输线法分析，谐振频率：
f＝c/(2*L(e)^0.5)；
e:介质板材的介电常数；
c:光速；
L：天线长度，单位m；
天线谐振频率更改的基本原理是：由于介质板材的介电常数已经确定，是一个常数；c光速也是一个常数；天线的谐振频率与天线长度L成反比，因此通过控制pin的矩阵实现pin管的导通或者截止，实现长度L的长度变化，从而实现谐振频率改变，完成频率的可重构功能。
如图1所示，本发明根据不同的矩阵，实现不同的图形，从而实现不同的谐振频率，图形经过存储后，通过信号控制层调用V、H两个矩阵单元的元素导通或者截止实现不同的频率重构。
本发明采用微带天线的基本原理，天线的频率与天线的面积正相关；通过改变天线的面积大小从而改变天线的谐振频率实现频率的重构。本发明和现有技术相对照，其效果是积极和明显的，通过调谐天线的频率可调，通信系统的复杂程度及成本显著降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于编程实现频率可重构天线，其特征在于，包括：天线层、介质层、地层以及信号控制层；
天线层多个金属孤岛组成一个两维矩阵，相邻的金属孤岛之间采用pin管联通，当pin管处于截止状态时开路，通过pin管联通的金属孤岛之间的隔离。
2.如权利要求1所述的基于编程实现频率可重构天线，其特征在于，两维矩阵中的一金属孤岛的pin管联通外部馈电点。
3.如权利要求1所述的基于编程实现频率可重构天线，其特征在于，连接金属孤岛水平pin管为一个二维矩阵，二维矩阵与pin管对应，信号控制层控制pin管导通或者截止状态。
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