專利名稱：帶環形槽的方向圖可重構微帶天線的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子技術領域，它特別涉及帶有微機電開關(MEMS)的微帶開槽貼片天線技術。
背景技術：
目前，已有不少致力于實現天線輻射方向圖掃描的研究，但都還存在著各種不同的問題。
在許多有關天線的科技書籍中，比如“ANTENNA THEORY AND DESIGN”(Warren L.STUTZMAN和Gary A.Thiele編著)，都提到了相控陣天線，這種天線已被廣泛的應用。它是通過改變各個天線陣元之間的相位關系，從而得到不同指向的天線輻射方向圖。但這種天線需要很多的移相器，損耗隨頻率的增高而變大，而且天線陣不可能做得很小，占用的空間比較大。
文獻“MEMS Reconfigurable Vee Antenna”(Microwave SymposiumDigest，1999 IEEE MTT-S International，Volume4，13-19 June 1999)中描述了一種結構可重構的天線(見圖1)，實現了天線輻射方向圖的改變。但是其結構的改變是采用機械方式，反應速度比較慢。
文獻“On the Gain of a Reconfigurable-Aperture Antenna”(IEEE Transactionson Antenna and Propagation，Vol49，NO.10，October 2001)中講述如何采用微機電開關(MEMS)來實現天線結構的重新構造，結構見圖2，從而使天線能在多個頻率點上工作。但沒有實現在一個頻率點上天線輻射方向圖的掃描。
文獻“Self-Structuring Antennas”(Antennas and PropagationMagazine，IEEE，Volume44 Issue3，June 2002)中描述了一種能實現方向圖掃描的分布式天線結構(見圖3)，其結構是由線天線和一些可控開關連接而成。通過改變開關的工作狀態，改變了線天線之間的連接方式，天線上的電流分布也就發生了改變，從而得到了不同的天線輻射方向圖。但缺點在于采用線天線結構，難以和載體共形。
如何去克服現有技術中存在的各種問題，并把各種不同類型天線的優點有機的結合起來還有待更深入的研究，發明內容為了克服現有的天線結構體積大、重量重、難以和載體共形的不足，同時實現在一個頻率點上天線輻射方向圖的掃描，本發明提供了一種帶環形槽的方向圖可重構微帶天線，該微帶天線具有體積小、重量輕、易于與載體共形，同時實現在一個頻率點上的天線輻射方向圖的掃描等特點。
本發明提供的一種帶環形槽的方向圖可重構微帶天線包括金屬底板12、介質基片13，介質基片13下表面襯一金屬底板12，如圖4所示，其特征是它還包括金屬貼片14，金屬貼片14包括位于中心位置的小矩形金屬貼片15和環繞小矩形金屬貼片15且周長依次增大的三條矩形金屬導帶(16、17、18)；其中，在小矩形金屬貼片15和矩形金屬導帶16之間有Y方向左右對稱的微機電開關19和20；在矩形金屬導帶16和17之間有Y方向左右對稱的微機電開關24、25、26和21、22、23；在矩形金屬導帶17和18之間有Y方向左右對稱的微機電開關29、30和27、28，如圖5所示；金屬貼片14敷在介質基片13的上表面；能量通過同軸饋線11饋到天線上，如圖4所示。
需要說明的是上面采用的是同軸饋線11，饋電方式也可采用別的方式。
本發明的實質是采用微帶矩形貼片天線的結構，它是在其矩形貼片上開幾個周長各不相同的環行槽，構成一個新結構的金屬貼片14(包括中間的一個小矩形貼片15和圍繞此小矩形貼片的幾條周長各不相同的環行導帶(16、17、18))，用微機電開關(MEMS)(19～30)將彼此相鄰的環行導帶(16、17、18)或環行導帶(16、17、18)與中間位置的小矩形貼片15搭接起來，通過改變各個微機電開關(19～30)的工作狀態(連通或斷開)，決定各相鄰環行導帶(16、17、18)或環行導帶(16、17、18)與中間位置的小矩形貼片15之間是否存在彼此之間的電流流動(如果存在電流流動，也可通過控制開關(19～30)使電流沿不同的途徑流動)，從而改變整個結構上的電流分布情況，便可以在同一個頻率點得到同一個平面內主瓣指向不同的天線輻射方向圖。
本發明的有益效果是，由于采用金屬貼片14，使天線平面化，實現了天線體積小、重量輕、易于與載體(如飛機)共形這一目的，同時實現了天線輻射方向圖能夠在一個頻率點上進行掃描。天線結構簡單，實現方便，具有很高的實用價值。
圖1是文獻“MEMS Reconfigurable Vee Antenna”所述天線的示意圖在圖1中，1是可重構的VEE天線，2是拉伸裝置，3是傳輸線，4是介質基片，5是方向圖主瓣方向；圖2是文獻“On the Gain of a Reconfigurable-Aperture Antenna”所述天線的示意圖在圖2中，6是饋電點，7是MEMS開關；圖3是文獻“Self-Structuring Antennas”所述天線的示意圖在圖3中，8是金屬桿，9是可控開關，10是饋電點；圖4是本發明的基本結構的側視圖在圖4中，11是同軸饋線，12是金屬底板，13是介質基片，14是金屬貼片；圖5是本發明的基本結構的俯視6是第一個實施例的基本結構的俯視圖在圖5和圖6中，15是小矩形金屬貼片，16、17、18均是矩形金屬導帶，19～30均是微機電開關(MEMS)；圖7是第一個實施例的天線輻射方向圖(在與x軸成90度的平面內)在圖7中，31是電場θ分量的輻射方向圖，32是電場Φ分量的輻射方向圖；具體實施方式
在圖6的實施例中，天線的尺寸和材料屬性是金屬底板12和金屬貼片14采用厚度為0.018mm的銅箔；金屬底板12的尺寸為34×34mm2；小矩形金屬貼片15為2×2mm2；矩形金屬導帶16的內尺寸為4×4mm2，外尺寸為6×6mm2；矩形金屬導帶17的內尺寸為8×8mm2，外尺寸為10×10mm2；矩形金屬導帶18的內尺寸為12×12mm2，外尺寸為14×14mm2；介質基片13的厚度為3mm，大小為34×34mm2，相對介電常數為3.5；微機電開關(MEMS)(19～30)的尺寸為0.25×1mm2。左邊位置的六個微機電開關19、24、25、26、29和30處于連接狀態，右邊六個微機電開關20、21、22、23、27和28處于斷開狀態。這時，當頻率為7.75GHz，可以在與x軸成90度的平面內得到電場的θ分量與z軸成40度夾角的天線輻射方向圖，見圖7。
同理，通過改變各個開關的工作狀態，還可以得到同一個頻率點在同一個平面內主瓣指向不同的方向圖。
權利要求
1.一種帶環形槽的方向圖可重構微帶天線，它包括金屬底板(12)、介質基片(13)，介質基片(13)下表面襯一金屬底板(12)，其特征是它還包括金屬貼片(14)，金屬貼片(14)包括位于中心位置的小矩形金屬貼片(15)和環繞小矩形金屬貼片(15)且周長依次增大的三條矩形金屬導帶(16、17、18)；其中，在小矩形金屬貼片(15)和矩形金屬導帶(16)之間有Y方向左右對稱的微機電開關(19)和(20)；在矩形金屬導帶(16)和(17)之間有Y方向左右對稱的微機電開關(24)、(25)、(26)和(21)、(22)、(23)；在矩形金屬導帶(17)和(18)之間有Y方向左右對稱的微機電開關(29)、(30)和(27)、(28)；金屬貼片(14)敷在介質基片(13)的上表面。
全文摘要
本發明提供了一種帶環形槽的方向圖可重構微帶天線，它是采用微帶矩形貼片天線的結構，在矩形貼片上開幾個周長各不相同的環行槽，構成一個新結構的金屬貼片14，用微機電開關將彼此相鄰的環行導帶或環行導帶與中間位置的小矩形貼片15搭接起來，通過改變各個微機電開關(19～30)的工作狀態，從而改變金屬貼片14整個結構上的電流分布情況，便可以在同一個頻率點得到同一個平面內主瓣指向不同的天線輻射方向圖。由于采用金屬貼片14，使天線平面化，實現了天線體積小、重量輕、易于與載體(如飛機)共形的目的，天線結構簡單，具有很高的實用價值。
文檔編號H01Q13/08GK1599132SQ0313582
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月16日 優先權日2003年9月16日
發明者王秉中, 吳煒霞, 孫樹輝 申請人:電子科技大學