輻射方向圖可重構的平板天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明概括而言涉及無線通信領域，更具體而言，涉及一種福射方向圖可重構的 平板天線。
【背景技術】
[0002] 在小小區中，需要更改天線福射圖W滿足覆蓋扇區、容量性能或干擾抑制的需要。 可W使用天線陣列的方法，但是送將導致天線的外形變大并且成本會大幅升高。福射方向 圖可重構天線為小小區的基站提供了低成本并且可行的待選方案。
[000引在很多方向圖可重構天線中，ESPAR(電子可控被動陣列福射器）天線是眾多無線 通信應用可選的方案。對于典型的ESPAR天線，單個有源元件被多個相同的寄生元件包圍。 采用變容二極管來加載每個寄生元件的底部。因此，在典型的7元件ESPAR天線中，通過調 整變容二極管的偏置電壓，該天線可W形成不同的福射方向圖。
[0004] 然而，用于調整上述偏置電壓的控制電路比較復雜。因此，當前有采用垂直于基 板的金屬棒和RF開關來代替變容二極管來將寄生元件在引向器和反射器兩個工作模式之 間切換。福射方向圖可W通過不同的開關組合配置來改變。送種設計仍然存在一些缺點： (1)尺寸大，天線高度取決于通常為單級子的驅動元件的高度，并且為了提升地面的反射效 果，它需要一定長度的套筒；（2)阻抗變化，當寄生元件在反射器和引向器工作模式間切換 時，由于互禪的影響，有源/驅動元件（饋電點）處的輸入阻抗將變化明顯，從而導致較差 的VSWR(電壓駐波比）；（3)需要較高的制造精度；(4)垂直極化的RF能量傳輸不如水平方 向。
[0005] 因此，亟需一種成本低、體積小且福射方向圖能夠重構的天線。
【發明內容】
[0006] 針對W上問題，本發明通過提供了一種福射方向圖能夠重構的平板天線。
[0007] 本發明提出了一種平板天線，包括；基板；接地板，其位于所述基板的中央區域， 并且工作在主反射器模式下；多個驅動單元，其對稱并且徑向分布在所述接地板周圍；多 個寄生元件組，每個寄生元件組包括引向器與反射器，并且所述引向器與反射器依照所述 驅動單元的位置分布在所述基板的外側。
[0008] 優選的，所述驅動單元被配置為V形，其包括第一支臂和第二支臂，其中，所述第 一支臂與所述寄生元件位于所述基板的頂部，所述第二支臂位于所述基板的底部且禪接至 所述接地板。
[0009] 優選的，所述引向器被配置為V形，其包括第H支臂和第四支臂，所述引向器沿徑 向分布在所述驅動單元的外側；所述反射器被配置為直線型，其沿切向分布在所述驅動單 元的外側，用于聚集由所述驅動單元產生的方向福射圖。
[0010] 優選的，所述引向器的支臂之間的夾角基本上等于所述驅動單元的支臂之間的夾 角；和/或所述反射器包括至少兩個在徑向上基本上相互平行的支臂。
[0011] 優選的，所述反射器的至少兩個支臂中的最長的支臂為距離所述接地板最近的支 臂。
[0012] 優選的，所述平板天線還包括開關單元，其位于所述基板的中央區域，用于選擇相 應一個或多個的驅動單元。
[0013] 優選的，所述驅動單元還包括至少一個與所述開關單元同步的接地開關，所述開 關被配置為；當所述驅動單元被選中時，所述接地開關斷開，W使得所述驅動單元能夠接收 來自位于所述基板中必的饋電點的射頻信號；當所述驅動單元未被選中時，所述接地開關 閉合，W使得驅動單元接地。
[0014] 優選的，所述平板天線還包括阻抗匹配單元，其禪接至所述驅動單元，并分布在所 述基板中必的周圍，用于匹配所述天線的輸入阻抗。
[0015] 優選的，所述阻抗匹配單元為微帶線匹配電路或集成的電感-電容匹配電路。
[0016] 優選的，所述接地板為六邊形，和/或所述引向器的支臂之間的夾角基本上為30 度。
[0017] 優選的，所述平板天線由PCB工藝制造。
[0018] 另外，通過采用本發明中的技術方案，相較于現有技術中天線，本發明有如下優點 體積小、制造精度高、成本低，饋電網絡較為簡單并且阻抗匹配性能更化RF能量傳送能力 較高。
【附圖說明】
[0019] 通過參考下列附圖所給出的本發明的【具體實施方式】的描述之后，將更好地理解本 發明，并且本發明的其他目的、細節、特點和優點將變得更加顯而易見。在附圖中：
[0020] 圖1為依據本發明實施例的平板天線示意圖；
[0021] 圖2a為依據本發明實施例的驅動單元示意圖；
[0022] 圖化為依據本發明實施例的驅動單元饋電電路示意圖；
[0023] 圖3為依據本發明實施例的引向器和反射器示意圖；
[0024] 圖4為依據本發明實施例的采用RF開關組進行饋電控制的示意圖；
[00巧]圖5顯示了通過選擇不同天線支路而形成的不同的天線方向圖；
[0026] 圖6為依據本發明實施例的一種阻抗匹配電路結構示意圖；
[0027] 圖7為依據本發明實施例的另一種阻抗匹配電路結構示意圖；
[002引圖8為依據本發明實施例的VSWR模擬仿真圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開 的優選實施方式，然而應該理解，可W W各種形式實現本公開而不應被送里闡述的實施方 式所限制。相反，提供送些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的 范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0030] 在本發明中，提出了一種可重構天線波束的平板天線。特別地，該平板天線包含V 形平板振子驅動元件、V性引向器W及一些直線形的反射器。
[0031] 圖1為依據本發明實施例的平板天線示意圖。
[0032] 平板天線10,包括；基板101，其具有兩個平行側（頂部和底部）；接地板102,其位 于基板101中央區域并且在本實施例中為六邊形，其工作在主反射器的模式下，其在基板 101的底部接地；多個（本實施例中為6個）驅動單元，其對稱并且徑向分布在接地板102 的周圍。依照對應于6個驅動單元，基板101上還設置有多個寄生元件組，每個寄生元件組 均包括依照驅動單元103分布的V形的引向器104 W及直線形的反射器105 ; W及，位于基 板101中必的射頻腳）饋電點106。在本實施例中，驅動單元103為V形的平板振子。
[0033] 由圖1可知，引向器104與反射器105依照每個驅動單元的位置分布在基板101 的外側。驅動單元103的兩個支臂分別分布在基板101的兩側，即圖1中的W斜線表示的 部分實際上是分布在基板101的底部，而不是與其它寄生元件分布在頂部上。斜線部分與 接地板102在基板101的底部相禪接，從而驅動單元103構成了天線的偶極子。
[0034] 平板天線10的寄生元件W 60度均勻分布，因此，能夠在天線的平面提供全信號覆 蓋，從而可W將驅動RF信號施加至6個天線支路來實現波束的重構。
[0035] 可W理解的是，在一些實施例中，基板101可W是PCB板，譬如FR4、Rogers 4003 或其它介電材料。寄生元件則可W由金屬構成，譬如，鉛、銅。
[0036] 圖2a為依據本發明實施例的驅動單元示意圖。
[0037] 因為本實施例的平板天線是通過印刷電路板來實現，因此，為了使得基板101頂 部和底部的接地板102上下能夠等電勢，本實施例中在接地板102上設置多個過孔。圖中 為了清楚起見，僅僅表示出其中的兩個過孔108。
[0038] 在基板101的底部，接地板102的一部分被配置為構成驅動單元103,該驅動單元 103包括位于基板101頂部的第一支臂103a和位于基板101底部的第二支臂103b，且兩個 支臂的長度均為S1。第二支臂103b與接地板102的底部相連。因此，呈V形的驅動單元 103能夠提供與天線平面平行的極化的方向福射圖。
[0039] 請同時參考圖2a、2b。圖化為依據本發明實施例的驅動單元饋電電路示意圖。
[0040] 驅動單元103由微帶線饋電，并且通過阻抗匹配電路對輸入阻抗進行匹配。兩個 pin二極管107被布置在基板的頂部，并且靠近V形的振子。在圖化中，pin二極管107被 等效為開關107。當該驅動單元103被選中進行饋電時，相應的兩個pin二極管107處于斷 開狀態，W使得驅動單元103能夠接收來自饋電點的RF信號，其它的支路上的pin二極管 則為導通狀態，W使得驅動單元103接地，不對其他驅動單元產生干擾。
[0041] 圖3為依據本發明實施例的引向器和反射器示意圖。
[0042] 與驅動單元103相同，引向器104也呈V形，并且其兩個帶狀支臂之間的夾角與支 臂103a、103b之間的夾角相同。在本實施例中，支臂103a、103b之間的夾角為30度。引向 器104與接地板102的電距離為d2,而反射器105與饋電點的電距離分別為d3和d4,顯然 d3、d4均長于d2。相應的，引向器104的兩個帶狀支臂的長度S2應小于等于驅動單元103 支臂長度SI, Sl與S2之間的差值為0至0. 2S1。
[0043] 在引向器104的兩側均分布有反射器105,即反射器105沿切向分布在驅動單元 103的外側，從而能夠將驅動單元103產生的方向福射圖聚集，并且提供了額外的福射增 益。在本實施例中，反射器105包括兩個平行的反射臂，且長度分別為S3和S4,其中，S4為 0. 7S3 至 0. 9S3。
[0044] 可W理解的是，還可W增添其它的引向器和反射器，W進一步聚集方