专利摘要

本实用新型公开了一种电调波束扫描微带贴片天线，包括第一、二介质板和第一、二电压控制模块；第一、二介质板之间形成有空气层；第一介质板上表面设有接地板，下表面设有第一覆铜层，接地板上设有耦合孔径，第一覆铜层上设有馈线和调谐枝节，第一介质板制作有输入端口；第二介质板上表面设有第二覆铜层；第二覆铜层上设有矩形贴片，第一、二、三、四寄生贴片，第一、二变容二极管，第一、二、三、四贴片电感，第一、二、三、四电压控制接口；第一、二寄生贴片通过第一变容二极管连接形成一个寄生单元，第三、四寄生贴片通过第二变容二极管连接形成一个寄生单元，矩形贴片位于两个寄生单元之间。本实用新型整个天线结构简单而且加工方便，成本低。

权利要求

1.一种电调波束扫描微带贴片天线，所述天线包括有两层介质板，分别为第一介质板和第二介质板，所述第二介质板位于第一介质板上方；其特征在于：还包括有第一电压控制模块和第二电压控制模块；所述第一介质板和第二介质板之间形成有一层空气层；所述第一介质板的上表面设置有接地板，下表面设置有第一覆铜层，所述接地板上设置有耦合孔径，所述第一覆铜层上分别设置有馈线和调谐枝节，通过馈线添加调谐枝节调节阻抗匹配，所述第一介质板制作有输入端口；所述第二介质板的上表面设置有第二覆铜层，所述第二覆铜层上分别设置有矩形贴片、第一寄生贴片、第二寄生贴片、第三寄生贴片、第四寄生贴片、第一变容二极管、第二变容二极管、第一贴片电感、第二贴片电感、第三贴片电感、第四贴片电感、第一电压控制接口、第二电压控制接口、第三电压控制接口和第四电压控制接口，所述第一寄生贴片和第二寄生贴片通过第一变容二极管连接形成一个寄生单元且关于第一变容二极管对称，所述第三寄生贴片和第四寄生贴片通过第二变容二极管连接形成一个寄生单元且关于第二变容二极管对称，通过调节第一变容二极管和第二变容二极管的电容值，使得两个寄生单元产生的电流分布不一样，从而实现波束方向的控制，所述第一寄生贴片依次通过第一贴片电感和第一电压控制接口与第一电压控制模块连接，所述第二寄生贴片依次通过第二贴片电感和第二电压控制接口与第一电压控制模块连接，所述第三寄生贴片依次通过第三贴片电感和第三电压控制接口与第二电压控制模块连接，所述第四寄生贴片依次通过第四贴片电感和第四电压控制接口与第二电压控制模块连接，所述矩形贴片为整个天线的主要辐射源，位于两个寄生单元之间，所述馈线通过耦合孔径对矩形贴片进行馈电。

2.根据权利要求1所述的一种电调波束扫描微带贴片天线，其特征在于：所述天线的工作频率为3.5GHz，通过调节第一变容二极管和第二变容二极管的电容值实现±42°方向的波束扫描。

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线的技术领域，尤其是指一种电调波束扫描微带贴片天线。

背景技术

近年来无线通信的高速发展，随着第五代通信系统的到来，对于系统的通信容量和传输速率有了更高的要求。贴片天线由于其重量轻、体积小、易共形、易加工、成本低等优点被广泛应用到无线通讯系统中。随着5G技术的快速发展以及无线通信用户的高速增长，都迫切需要在非常有限的频谱资源内充分提高频谱利用率，多波束天线技术是应对这一需求的有效方案，越来越多地应用于个人通信系统(PCS)、卫星通信系统、无线本地回路、无线局域网(LAN)和无线ATM系统。利用微带天线设计多波束天线具有很大研究意义。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

吴宗霖教授等人在2013年中发表了一篇论文提到，利用前向波定向耦合器和相位差异补偿技术设计了4×4Butler矩阵，由于选取了宽带的耦合器和移相器，实现了具有宽带特性的Butler矩阵，因此可以实现宽带的多波束天线。

马自庄教授利用人工传输线结构实现了结构紧凑的4×4Butler矩阵,并以此实现了四波束天线。

总的来说，现有的工作中，有不少关于多波束微带天线的研究，但是很多设计方法利用的是相位馈电网络等方法实现的，容易造成能量的损失，且设计比较复杂。因此，设计一款简单的多波束微带贴片天线具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种电调波束扫描微带贴片天线，工作频率为3.5GHz，通过调节变容二极管的电容值，可以实现±42°的波束扫描方向范围，且在整个调节过程中，反射系数S₁₁基本保持不变，而且不同方向的增益基本保持不变，整个天线结构简单而且加工方便，成本低。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种电调波束扫描微带贴片天线，所述天线包括有两层介质板，分别为第一介质板和第二介质板，所述第二介质板位于第一介质板上方；还包括有第一电压控制模块和第二电压控制模块；所述第一介质板和第二介质板之间形成有一层空气层；所述第一介质板的上表面设置有接地板，下表面设置有第一覆铜层，所述接地板上设置有耦合孔径，所述第一覆铜层上分别设置有馈线和调谐枝节，通过馈线添加调谐枝节调节阻抗匹配，所述第一介质板制作有输入端口；所述第二介质板的上表面设置有第二覆铜层，所述第二覆铜层上分别设置有矩形贴片、第一寄生贴片、第二寄生贴片、第三寄生贴片、第四寄生贴片、第一变容二极管、第二变容二极管、第一贴片电感、第二贴片电感、第三贴片电感、第四贴片电感、第一电压控制接口、第二电压控制接口、第三电压控制接口和第四电压控制接口，所述第一寄生贴片和第二寄生贴片通过第一变容二极管连接形成一个寄生单元且关于第一变容二极管对称，所述第三寄生贴片和第四寄生贴片通过第二变容二极管连接形成一个寄生单元且关于第二变容二极管对称，通过调节第一变容二极管和第二变容二极管的电容值，使得两个寄生单元产生的电流分布不一样，从而实现波束方向的控制，所述第一寄生贴片依次通过第一贴片电感和第一电压控制接口与第一电压控制模块连接，所述第二寄生贴片依次通过第二贴片电感和第二电压控制接口与第一电压控制模块连接，所述第三寄生贴片依次通过第三贴片电感和第三电压控制接口与第二电压控制模块连接，所述第四寄生贴片依次通过第四贴片电感和第四电压控制接口与第二电压控制模块连接，所述矩形贴片为整个天线的主要辐射源，位于两个寄生单元之间，所述馈线通过耦合孔径对矩形贴片进行馈电。

进一步，所述天线的工作频率为3.5GHz，通过调节第一变容二极管和第二变容二极管的电容值实现±42°方向的波束扫描。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线工作频率为3.5GHz，可以通过调节变容二极管的两端实现±42°方向的波束扫描。

2、本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线在改变波束方向的同时保持反射系数S₁₁基本不变。

3、本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线在改变波束方向的同时保持增益基本不变。

4、本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线加工简单，重量轻，加工成本低，工作带宽宽，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的立体图。

图2为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的侧视图。

图3为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的俯视图。

图4为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的仰视图。

图5为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的S₁₁仿真结果图，图中(a)的C2值固定为0.5pf，(b)的C2固定值为4pf。

图6为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线的波束方向仿真结果图。

图7为本实用新型的电调波束扫描微带贴片天线各个方向的增益仿真图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1至图4所示，本实施例所提供的电调波束扫描微带贴片天线，工作频率为3.5GHz，包括有第一介质板1、第二介质板2、第一电压控制模块20和第二电压控制模块21；所述第二介质板2位于第一介质板1上方，所述第一介质板1和第二介质板2之间形成有一层空气层6，空气层6的主要作用是为了提高贴片天线的增益；所述第一介质板的上表面设置有接地板4，下表面设置有第一覆铜层3，所述接地板4上设置有耦合孔径22，所述第一覆铜层3上分别设置有馈线23和调谐枝节24，通过馈线23添加调谐枝节24调节阻抗匹配，所述第一介质板1制作有输入端口25，通过输入端口25对整个天线进行馈电；所述第二介质板2的上表面设置有第二覆铜层5，所述第二覆铜层5上分别设置有矩形贴片7、第一寄生贴片8、第二寄生贴片9、第三寄生贴片10、第四寄生贴片11、第一变容二极管C1、第二变容二极管C2、第一贴片电感12、第二贴片电感13、第三贴片电感14、第四贴片电感15、第一电压控制接口16、第二电压控制接口17、第三电压控制接口18和第四电压控制接口19，所述第一寄生贴片8和第二寄生贴片9通过第一变容二极管C1连接形成一个寄生单元且关于第一变容二极管C1对称，所述第三寄生贴片10和第四寄生贴片11通过第二变容二极管C2连接形成一个寄生单元且关于第二变容二极管C2对称，通过调节第一变容二极管C1和第二变容二极管C2的电容值，使得两个寄生单元产生的电流分布不一样，从而实现波束方向的控制，实现±42°方向的波束扫描，所述第一寄生贴片8依次通过第一贴片电感12和第一电压控制接口16与第一电压控制模块20连接，所述第二寄生贴片9依次通过第二贴片电感13和第二电压控制接口17与第一电压控制模块20连接，所述第三寄生贴片10依次通过第三贴片电感14和第三电压控制接口18与第二电压控制模块21连接，所述第四寄生贴片11依次通过第四贴片电感15和第四电压控制接口19与第二电压控制模块21连接，所述矩形贴片7为整个天线的主要辐射源，位于两个寄生单元之间，所述馈线23通过耦合孔径22对矩形贴片7进行馈电。

第一介质板1和第二介质板2的介电常数均为2.55，损耗角正切为0.0029。第一介质板1和第二介质板2的厚度均为1.5毫米；空气层6的厚度为2mm。第一寄生贴片8、第二寄生贴片9、第三寄生贴片10和第四寄生贴片11大小一样，略大于所设计频率的四分之一的波长。第一贴片电感12、第二贴片电感13、第三贴片电感14和第四贴片电感15的数值均为25nH。

通过调节两个变容二极管的电容值，使得两个寄生单元产生的电流分布不一样，从而实现波束方向的控制，调节的方法是通过第一电压控制模块20和第二电压控制模块21实现，第一贴片电感12的作用就是为了阻隔第一寄生贴片8的电流通过第一电压控制接口16进入第一电压控制模块20，第二贴片电感13的作用就是为了阻隔第二寄生贴片9的电流通过第二电压控制接口17进入第一电压控制模块20，第三贴片电感14的作用就是为了阻隔第三寄生贴片10的电流通过第三电压控制接口18进入第二电压控制模块21，第四贴片电感15的作用就是为了阻隔第四寄生贴片11的电流通过第四电压控制接口19进入第二电压控制模块21。

参见图5所示，显示了本实施例上述电调波束扫描微带贴片天线的S₁₁仿真结果，由仿真结果可以看到，当改变不同的电容值基本不改变反射系数S₁₁的特性。

参见图6所示，显示了本实施例上述电调波束扫描微带贴片天线的波束方向仿真结果，由仿真结果可以看到，设置不同的电容值，波束方向可以从-42°到+42°改变。

参见图7所示，显示了本实施例上述电调波束扫描微带贴片天线各个方向的增益仿真，由仿真结果可以看到，当波束方向发生变化时，增益基本保持在9dBi。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

一种电调波束扫描微带贴片天线专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。