CN104201466B - 一种具有端射特性的频率可重构滤波天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，包括辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***、及其反射结构。辐射结构采用三个辐射单元组成的共形偶极子。馈电结构采用双线馈电微带结构和微带馈电结构。滤波结构采用依次横向排列在微带馈电结构侧面的三个滤波单元。射频控制***包括射频元件PIN管、电感和直流偏置线。反射结构采用微带馈电结构的金属地板。本发明解决了天线在高频处可调实现困难、方向图不稳定、剖面较高以及通断比低的问题，能实现在高频X、Ku、Ka波段具有端射特性的频率可重构滤波天线特性，可应用于无线通信和卫星通信。

Description

一种具有端射特性的频率可重构滤波天线

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及电磁场与微波技术领域的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线。本发明在X、Ku和Ka三个频带内可调工作，具有端向辐射的方向图，适用于现代化的宽带频率可调、端向辐射、高通断比特性的频率可重构滤波天线。

背景技术

随着无线通信的发展，天线对于整个通信设备的重要性更加显著，具有低剖面，高增益以及足够的带宽等特性的天线也将是通信***发展的趋势和要求。同时随着通信***功能的增加，各个载体上搭载的天线数量越来越多，所负载的重量也随之增加，并且由于空间限制，多个天线的放置将影响各个天线特性甚至整个***的工作特性，电磁兼容性成为了一个重要的问题。通常，频率可重构天线实现主要有以下两种方法：

西安电子科技大学申请的专利“小型化三阶频率可重构北斗导航天线”(申请号：201410003838.6，公开号：103794870A)中提出了一种机械式频率可重构天线。该天线由可旋转的圆柱体和短路加载微带天线结构组成。通过旋转天线上半部分使得天线在北斗二代导航***的三个频带切换，利用短路加载结构的连通与断开，实现了微带天线的频率可重构。虽然，采用该天线结构的天线频带宽，电压驻波比低。但是，该天线结构存在的不足之处有三点，第一，采用机械旋转结构，会导致天线的体积增大，增加***的载荷要求。第二，该天线结构使得天线与***集成难度高。第三，该天线结构在馈电处采用三组L型馈电探针配置，使得天线加工难度高，***误差大。

电子科技大学申请的专利“一种频率可重构的超宽带天线”(申请号：201110179150.X，公开号：102306870A)中提出了一种频率可重构的超宽带天线，该天线结构通过在介质上表面印制单极子辐射单元，该印制单极子由多个线型排列的辐射单元组成，在各辐射单元上加载电子开关实现频率可重构特性，该天线结构通过微带馈线对天线进行馈电。采用该天线结构在超宽频带内增益平坦，结构简单。但是，该天线结构存在的不足之处有两点，第一，采用电子开关简单加载于天线辐射单元上，会导致天线的通断比差。第二，该天线结构使得天线体积大，不利于***集成。

综上所述，目前可重构天线面临着三个问题，1.可调频率主要集中在WLAN等低频频带，适用于高频X、Ku波段甚至Ka波段的卫星天线较少。2.开关的选择，PIN管的使用方法更加成熟，但是在天线上加载PIN管时直流偏置线的设计对天线影响较大，MEMS开关使用便利，但是对MEMS开关制备方法发展不够成熟，同时费用较高，工程化使用存在问题。3.在低剖面的条件下无法满足天线端向辐射的要求。4.天线在不同的工作频带的通断比不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种端向辐射、三频可调、高通断比、控制简单的可调滤波天线，利用天线自身结构特点，根据普通碟形偶极子天线的阻抗特点，在辐射单元上以及馈电结构两侧设计频率可重构结构。在工作频段内实现了X、Ku和Ka三个频带内三频可调、水平方向的端向辐射特性，天线最大增益方向在水平方向。

实现本发明的具体思路是：采用印制在介质基板上下表面的共形偶极子做为辐射体，根据该共形偶极子的阻抗特点，在辐射单元上以及馈电结构上设计滤波单元及可重构的射频控制***。通过现代全局优化算法优化滤波单元结构的尺寸及位置，实现滤波天线阻抗的匹配及可重构特性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明包括辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***、反射结构及其介质基板；介质基板上下表面的第三辐射单元分别与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接，滤波结构位于馈电结构的侧面，射频控制***位于辐射结构与滤波结构的一侧，位于介质基板下表面的反射结构处于辐射结构的后侧。

辐射结构采用三个辐射单元，第一辐射单元印制在第二辐射单元的外侧、第二辐射单元印制在第三辐射单元的外侧，三个辐射单元依次纵向排列印制在介质基板的两个表面，三个辐射单元组成共形偶极子。馈电结构采用双线馈电微带结构和微带馈电结构，双线馈电微带结构和微带馈电结构，沿介质基板水平中心线从左至右依次连接。

滤波结构采用三个滤波单元，三个滤波单元依次横向排列在微带馈电结构侧面，三个滤波单元均为矩形金属贴片结构。射频控制***包括七个射频元件PIN管、七个电感和七组直流偏置线，在介质基板上表面第一和第二辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板上表面第二和第三辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板下表面第一和第二辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板下表面第二和第三辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，另外三个射频元件的PIN管加载于各阶滤波单元与微带馈电结构的连接处，在介质基板上表面和下表面的第一和第二辐射单元的左侧各加载一个电感，三个电感加载于各阶滤波单元的末端，七组直流偏置线接在各电感后并延长至介质基板边缘，直流偏置线为金属线并采用单端开关接地的电路控制方式。

反射结构为微带馈电结构的金属地板，微带馈电结构的金属地板位于双线馈电结构右侧的介质基板下表面。

发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明采用共形偶极子做为天线辐射体，克服了现有技术存在的射频元件数量多，天线体积大的缺点，使得本发明具有了结构简单，射频控制元件数量少的优点，有效扩大了天线的应用范围。

第二，本发明通过采用开路金属枝节结构作为滤波单元结构，克服了现有技术在馈电结构上接入复杂的滤波结构，使天线结构复杂、馈电复杂的缺点，使得本发明具有结构紧凑，易于馈电和简单控制的优点。

第三，本发明采用单端开关接地的七组直流偏置线，克服了现有技术在辐射体和滤波结构上加载复杂射频控制***，使天线上的射频控制***体积大，集成难度高的缺点，使得本发明具有射频控制***简单，易于集成的优点。

第四，本发明通过在馈电结构上加载滤波单元结构，克服了现有技术在可重构天线上简单加载射频控制元件，使可重构天线抗干扰能力差，通断比低的缺点，使得本发明具有高通断比，高抗干扰性的优点。

第五，本发明中的馈电结构采用微带馈电结构与双线馈电微带结构连接组成，克服了现有技术在天线馈电结构上加入复杂滤波结构，使天线设计难度高、工程实现性差的缺点，使得本发明具有设计简单，易于加工的优点。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的后视图；

图3为本发明实施例4的正视图；

图4本发明中实施例5的正视图；

图5为本发明的X、Ku、Ka频带仿真反射系数特性曲线示意图；

图6为本发明在9.55GHz的端向辐射方向示意图；

图7为本发明在14GHz的端向辐射方向示意图；

图8为本发明在33GHz的端向辐射方向示意图；

图9为本发明与一般可重构天线通断比特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参照附图1和附图2，本发明的结构如下。

本发明包括辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***、反射结构及其介质基板1。位于介质基板1上下表面的第三辐射单元分别与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接，滤波结构位于馈电结构的侧面，射频控制***位于辐射结构与滤波结构的一侧，位于介质基板1下表面的反射结构处于辐射结构的后侧。辐射结构采用第一辐射单元14印制在第二辐射13单元的外侧、第二辐射单元13印制在第三辐射单元11的外侧，三个辐射单元依次纵向排列印制在介质基板1的两个表面，三个辐射单元组成共形偶极子。馈电结构采用双线馈电微带结构10和微带馈电结构8，双线馈电微带结构10和微带馈电结构8沿介质基板1水平中心线从左至右依次连接。滤波结构采用一阶滤波单元15、二阶滤波单元16、三阶滤波单元17，三个滤波单元依次横向排列在微带馈电结构侧面，三个滤波单元均为矩形金属贴片结构。射频控制***包括七个射频元件PIN管12、七个电感4和七组直流偏置线，在介质基板1上表面第一辐射单元14和第二辐射单元13间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板1上表面第二辐射单元13和第三辐射单元11间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板1下表面第一辐射单元14和第二辐射单元13间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板1下表面第二辐射单元13和第三辐射单元11间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，另外三个射频元件的PIN管12加载于各阶滤波单元与微带馈电结构8的连接处，在介质基板1上表面和下表面的第一辐射单元14和第二辐射单元13的左侧各加载一个电感4，三个电感4加载于各阶滤波单元的末端，第一组直流偏置线2位于介质基板1上表面、第二组直流偏置线3位于介质基板1上表面、第三组直流偏置线5位于介质基板1上表面、第四组直流偏置线6位于介质基板1上表面、第五组直流偏置线7位于介质基板1上表面、第六组直流偏置线2位于介质基板1下表面，第七组直流偏置线3位于介质基板1下表面，七组直流偏置线分别接电感4后并延长至介质基板1边缘，直流偏置线为金属线并采用单端开关接地的电路控制方式。所述反射结构为微带馈电结构8的金属地板9，微带馈电结构的金属地板9位于双线馈电结构10右侧的介质基板1下表面。

本发明中各结构尺寸参数如下。

本发明中介质基板1的相对介电常数为2.94，基板厚度为0.254mm，介电损耗为0.0012，本发明中用于连接第三辐射单元11的双线馈电微带结构10的引线方向与共形偶极子两臂纵向排列中心线垂直90度，长度为10mm，介质基板1上表面印制的双线馈电结构10宽度为0.4mm，介质基板1下表面印制的双线馈电结构10的宽度为0.4mm，这样既保证了天线良好的阻抗匹配，同时又利于与微带馈电结构8连接，与双线馈电微带结构10连接的微带馈电结构8长度为70mm，介质基板1上表面印制的微带馈电结构8宽度为0.4mm。本发明的第一组直流偏置线2长度为4.5mm，宽度为0.1mm，第二组直流偏置线3长度为4mm，宽度为0.1mm，第三组直流偏置线5长度为8mm，宽度为0.1mm，第四组直流偏置线6长度为6.2mm，宽度为0.1mm，第五组直流偏置线7长度为4mm，宽度为0.1mm，第六组直流偏置线与第一组尺寸相同，第七组直流偏置线与第二组尺寸相同，七组直流偏置线上各自接有0.84μH电感4，本发明引入电感4消除各组直流偏置线对天线辐射特性的影响和对滤波单元结构滤波特性的影响，使得本发明天线方向图稳定，匹配特性良好。辐射单元的尺寸与整个天线的谐振频率相关，当所有辐射单元上PIN管12断开，一阶滤波单元15上PIN管12连通，二阶滤波单元16和三阶滤波单元17上PIN管12连通时，第三辐射单元11产生Ka波段处谐振频带，第三辐射单元11三角形边长为a1，当a1取1.26mm时，一阶滤波单元15的矩形贴片的长度为0.689mm，宽度为0.595mm，天线工作在27.8～33.5GHz。当第三辐射单元11与第二辐射单元13之间PIN管12连通，二阶滤波单元16上PIN管连通，一阶滤波单元15和三阶滤波单元17上PIN管12断开时，产生Ku频带处谐振频率，第二辐射单元13中梯形斜边长为a2,梯形长边为1.1mm，短边长为2.0mm。当第三辐射单元11中a1固定时，二阶滤波单元16的矩形金属贴片的长度为5.56mm，宽度为0.3mm，本发明中a2取1.0mm，天线工作在13.1～15.8GHz。所有辐射单元上的PIN管12均处于连通状态，三阶滤波单元17上PIN管12连通，一阶滤波单元15和二阶滤波单元16上PIN管12断开时，第三辐射单元11中a1和第二辐射单元13中a2分别固定时，第一辐射单元14中梯形斜边边长为a3，梯形长边为3.44mm，短边为2.2mm，当a3为1.4mm时，三阶滤波单元17的矩形金属片的长度为2.77mm，宽度为0.3mm，天线工作在9.16～10.67GHz。同时，由于每个频带所对应辐射单元不同，本发明可以方便、独立、灵活的调节天线的各个尺寸，以调节天线三个不同的频带调节范围。

实施例2：结合图1中的结构图，对实施例2进行进一步的描述，本发明中实施例2的天线的构成和结构与图1相同。第三辐射单元辐射贴片三角形边长a1为1mm，第二辐射单元辐射贴片倒梯形边长a2为1mm，第一辐射单元辐射贴片倒梯形边长a3为1mm。本例中，介质基板上直流偏置线所接电感值为0.1μH，介质基板的介电常数为10，其余结构与图1中的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线一样，各结构之间的关系也与图1中的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线一样。

实施例3：结合图1中的结构图，对实施例3进行进一步的描述，本发明中实施例3的天线的构成与图1相同。第三辐射单元辐射贴片三角形边长a1为3mm，第二辐射单元辐射贴片倒梯形边长a2为3mm，第一辐射单元辐射贴片倒梯形边长a3为3mm。本例中，介质基板上直流偏置线所接电感值为0.1μH，介质基板的介电常数为10，其余结构与图1中的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线一样，各结构之间的关系也与图1中的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线一样。

实施例4：图3为本发明的实施例4的结构图，实施例4包括辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***、反射结构及其介质基板18。位于介质基板18上下表面的第三辐射单元分别与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接，滤波结构位于馈电结构的侧面，射频控制***位于辐射结构与滤波结构的一侧，位于介质基板18下表面的反射结构处于辐射结构的后侧。辐射结构采用第一辐射单元29印制在第二辐射单元28的外侧、第二辐射单元28印制在第三辐射单元27的外侧，三个辐射单元依次纵向排列印制在介质基板18的两个表面，三个辐射单元组成共形偶极子。馈电结构采用双线馈电微带结构26和微带馈电结构24，双线馈电微带结构26和微带馈电结构24沿介质基板18水平中心线从左至右依次连接。滤波结构采用一阶滤波单元30、二阶滤波单元31、三阶滤波单元32，一、二、三阶滤波单元依次横向排列在微带馈电结构24侧面，一、二阶滤波单元为沿微带馈电结构24对称分布的三对开路金属枝节，三阶滤波单元为沿微带馈电结构24对称分布的四对开路金属枝节。射频控制***包括二十四个射频元件PIN管12、二十四个电感4和七组直流偏置线，在介质基板1上表面第一辐射单元29和第二辐射单元28间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板18上表面第二辐射单元28和第三辐射单元27间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板18下表面第一辐射单元29和第二辐射单元28间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板1下表面第二辐射单元28和第三辐射单元27间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，另外三个射频元件的PIN管12加载于各阶滤波单元开路金属枝节与微带馈电结构24的连接处，在介质基板18上表面和下表面的第一辐射单元29和第二辐射单元28的左侧各加载一个电感4，三个电感4加载于各阶滤波单元的开路金属枝节末端，所有电感值均为0.1uh，第一组直流偏置线19位于介质基板18上表面、第二组直流偏置线20位于介质基板18上表面、第三组直流偏置线21位于介质基板18上表面、第四组直流偏置线22位于介质基板18上表面、第五组直流偏置线23位于介质基板18上表面，第六组直流偏置线位于介质基板18下表面，第七组直流偏置线位于介质基板18下表面，七组直流偏置线分别接电感4后并延长至介质基板18边缘，直流偏置线为金属线并采用单端开关接地的电路控制方式。所述反射结构为微带馈电结构24的金属地板25，微带馈电结构的金属地板26位于双线馈电结构26右侧的介质基板1下表面。

实施例4中各结构尺寸参数如下。

本发明中介质基板18的相对介电常数为2.94，基板厚度为0.254mm，介电损耗为0.0012，本发明中用于连接第三辐射单元29的双线馈电微带结构26的引线方向与共形偶极子两臂纵向排列中心线垂直90度，长度为10mm，介质基板18上表面印制的双线馈电结构26宽度为0.4mm，介质基板18下表面印制的双线馈电结构26的宽度为0.4mm，这样既保证了天线良好的阻抗匹配，同时又利于与微带馈电结构24连接，与双线馈电微带结构26连接的微带馈电结构24长度为70mm，介质基板18上表面印制的微带馈电结构24宽度为0.4mm。本发明的第一组直流偏置线19长度均为4.5mm，宽度均为0.1mm，第二组直流偏置线20长度均为4mm，宽度均为0.1mm，第三组直流偏置线21长度均为8mm，宽度均为0.1mm，第四组直流偏置线22长度均为6.2mm，宽度均为0.1mm，第五组直流偏置线23长度均为4mm，宽度均为0.1mm，第六组直流偏置线与第一组尺寸相同，第七组直流偏置线与第二组尺寸相同，七组直流偏置线上各自接有0.84μH电感4，本发明引入电感4消除各组直流偏置线对天线辐射特性的影响和对滤波单元结构滤波特性的影响，使得本发明天线方向图稳定，匹配特性良好。辐射单元的尺寸与整个天线的谐振频率相关，当所有辐射单元上PIN管12断开，一阶滤波单元30上PIN管12连通，二阶滤波单元31和三阶滤波单元32上PIN管12连通时，第三辐射单元27产生Ka波段处谐振频带，第三辐射单元27三角形长边边长为1.26mm时，一阶滤波单元30的矩形贴片的长度为0.689mm，宽度为0.595mm，天线工作在27.8～33.5GHz。当第三辐射单元27与第二辐射单元28之间PIN管12连通，二阶滤波单元31上PIN管连通，一阶滤波单元30和三阶滤波单元32上PIN管12断开时，产生Ku频带处谐振频率，第二辐射单元28中梯形长边为1.1mm，短边长为2.0mm，斜边边长为1.0mm,当第三辐射单元27的三角形长边边长固定时，二阶滤波单元31的矩形金属贴片的长度均为5.56mm，宽度均为0.3mm，天线工作在13.1～15.8GHz。所有辐射单元上的PIN管12均处于连通状态，三阶滤波单元32上PIN管12连通，一阶滤波单元30和二阶滤波单元31上PIN管12断开时，第三辐射单元27和第二辐射单元28固定时，第一辐射单元29中梯形斜边边长为1.4mm，梯形长边为3.44mm，短边为2.2mm，三阶滤波单元32的矩形金属片的长度均为2.77mm，宽度均为0.3mm，天线工作在9.16～10.67GHz。

实施例5：图4为本发明的实施例5的结构图，实施例5包括辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***、反射结构及其介质基板34。位于介质基板34上下表面的第三辐射单元分别与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接，滤波结构位于馈电结构的侧面，射频控制***位于辐射结构与滤波结构的一侧，位于介质基板34下表面的反射结构处于辐射结构的后侧。辐射结构采用第一辐射单元45印制在第二辐射单元44的外侧、第二辐射单元44印制在第三辐射单元43的外侧，三个辐射单元依次纵向排列印制在介质基板34的两个表面，三个辐射单元组成共形偶极子，共形偶极子中的三个相邻辐射单元组成共形扇形。馈电结构采用双线馈电微带结构42和微带馈电结构40，双线馈电微带结构42和微带馈电结构40沿介质基板34水平中心线从左至右依次连接。滤波结构采用一阶滤波单元46、二阶滤波单元47、三阶滤波单元48，三个滤波单元依次横向排列在微带馈电结构侧面，三个滤波单元均为矩形金属贴片结构。射频控制***包括七个射频元件PIN管12、七个电感4和七组直流偏置线，在介质基板34上表面第一辐射单元45和第二辐射单元44间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板34上表面第二辐射单元44和第三辐射单元43间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板34下表面第一辐射单元45和第二辐射单元44间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，在介质基板34下表面第二辐射单元44和第三辐射单元43间的纵向排列中线上加载一个PIN管12，另外三个射频元件的PIN管12加载于各阶滤波单元与微带馈电结构40的连接处，在介质基板1上表面和下表面的第一辐射单元45和第二辐射单元44的左侧各加载一个电感4，三个电感4加载于各阶滤波单元的末端，第一组直流偏置线35位于介质基板34上表面、第二组直流偏置线36位于介质基板34上表面、第三组直流偏置线37位于介质基板34上表面、第四组直流偏置线38位于介质基板34上表面、第五组直流偏置线39位于介质基板34上表面，第六组直流偏置线位于介质基板18下表面，第七组直流偏置线位于介质基板18下表面，七组直流偏置线分别接电感4后并延长至介质基板34边缘，直流偏置线为金属线并采用单端开关接地的电路控制方式。所述反射结构为微带馈电结构40的金属地板41，微带馈电结构的金属地板41位于双线馈电结构42右侧的介质基板34下表面。

实施例5中各结构尺寸参数如下。

本发明中介质基板34的相对介电常数为2.94，基板厚度为0.254mm，介电损耗为0.0012，本发明中用于连接第三辐射单元43的双线馈电微带结构10的引线方向与共形偶极子两臂纵向排列中心线垂直90度，长度为10mm，介质基板34上表面印制的双线馈电结构42宽度为0.4mm，介质基板34下表面印制的双线馈电结构42的宽度为0.4mm，这样既保证了天线良好的阻抗匹配，同时又利于与微带馈电结构40连接，与双线馈电微带结构42连接的微带馈电结构40长度为70mm，介质基板34上表面印制的微带馈电结构40宽度为0.4mm。本发明的第一组直流偏置线35长度为4.5mm，宽度为0.1mm，第二组直流偏置线36长度为4mm，宽度为0.1mm，第三组直流偏置线37长度为8mm，宽度为0.1mm，第四组直流偏置线38长度为6.2mm，宽度为0.1mm，第五组直流偏置线39长度为4mm，宽度为0.1mm，第六组直流偏置线与第一组尺寸相同，第七组直流偏置线与第二组尺寸相同，七组直流偏置线上各自接有0.84μH电感4，本发明引入电感4消除各组直流偏置线对天线辐射特性的影响和对滤波单元结构滤波特性的影响，使得本发明天线方向图稳定，匹配特性良好。辐射单元的尺寸与整个天线的谐振频率相关，当所有辐射单元上PIN管12断开，一阶滤波单元46上PIN管12连通，二阶滤波单元47和三阶滤波单元48上PIN管12连通时，第三辐射单元43产生Ka波段处谐振频带，第三辐射单元43扇形边长取1.26mm时，一阶滤波单元46的矩形贴片的长度为0.689mm，宽度为0.595mm，天线工作在27.8～33.5GHz。当第三辐射单元43与第二辐射单元44之间PIN管12连通，二阶滤波单元47上PIN管连通，一阶滤波单元46和三阶滤波单元48上PIN管12断开时，产生Ku频带处谐振频率，第二辐射单元44中扇形边长为1.1mm，当第三辐射单元43的扇形边长固定时，二阶滤波单元47的矩形金属贴片的长度为5.56mm，宽度为0.3mm，天线工作在13.1～15.8GHz。所有辐射单元上的PIN管12均处于连通状态，三阶滤波单元48上PIN管12连通，一阶滤波单元46和二阶滤波单元47上PIN管12断开时，第三辐射单元43和第二辐射单元44扇形边长分别固定时，第一辐射单元45中扇形边长为3.44mm，三阶滤波单元48的矩形金属片的长度为2.77mm，宽度为0.3mm，天线工作在9.16～10.67GHz。

图5为本发明的X、Ku、Ka频带仿真反射系数特性曲线示意图，本发明的X、Ku、Ka频带仿真反射系数特性曲线图可以看出，本发明天线具有在X、Ku和Ka三个频带内可调工作特性。

图6为本发明在中心频率9.55GHz的处方向图的仿真结果示意图。本发明的天线辐射方向图由全波电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真计算得到，本发明的天线辐射方向图采用极坐标辐射方向图表示，辐射方向图中左侧纵坐标代表天线远区辐射增益值，从本发明在9.55GHz处的辐射方向图中可以看出，本发明天线的最大辐射方向位于水平方向，在水平方向上呈现端向辐射向性。

图7为本发明在中心频率14GHz的处方向图的仿真结果示意图，本发明的天线辐射方向图由全波电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真计算得到，本发明的天线辐射方向图采用极坐标辐射方向图表示，辐射方向图7中左侧纵坐标代表天线远区辐射增益值，从本发明在14GHz处的辐射方向图可以看出，本发明天线的最大辐射方向位于水平方向，在水平方向上呈现端向辐射向性。

图8为本发明在中心频率33GHz的处方向图的仿真结果示意图，本发明的天线辐射方向图由全波电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真计算得到，本发明的天线辐射方向图采用极坐标辐射方向图表示，辐射方向图中左侧纵坐标代表天线远区辐射增益值，从本发明在33GHz处的辐射方向图可以看出，本发明天线的最大辐射方向位于水平方向，在水平方向上呈现端向辐射向性。

图9为本发明与一般可重构天线通断比特性图，从本发明与一般可重构天线通断比特性图可以看出，本发明相比一般可重构天线具有高通断比的优点。

Claims (8)

1.一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，包括介质基板、辐射结构、馈电结构、滤波结构、射频控制***及其反射结构；介质基板上下表面的第三辐射单元分别与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接，滤波结构位于馈电结构的侧面，射频控制***位于辐射结构的左侧和滤波结构的末端；位于介质基板下表面的反射结构处于辐射结构的右侧；其特征在于：

所述的辐射结构采用三个辐射单元，第一辐射单元印制在第二辐射单元的外侧、第二辐射单元印制在第三辐射单元的外侧，三个辐射单元依次纵向排列印制在介质基板的两个表面，三个辐射单元组成共形偶极子；

所述的馈电结构采用双线馈电微带结构和微带馈电结构，双线馈电微带结构和微带馈电结构，沿介质基板水平中心线从左至右依次连接；

所述滤波结构采用一阶滤波单元、二阶滤波单元、三阶滤波单元，三个滤波单元依次横向排列在微带馈电结构的侧面，三个滤波单元均为矩形金属贴片结构；

所述射频控制***包括七个射频元件PIN管、七个电感和七组直流偏置线，在介质基板上表面第一和第二辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板上表面第二和第三辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板下表面第一和第二辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，在介质基板下表面第二和第三辐射单元间的纵向排列中线上加载一个PIN管，另外三个射频元件的PIN管加载于各阶滤波单元与微带馈电结构的连接处，在介质基板上表面和下表面的第一和第二辐射单元的左侧各加载一个电感，三个电感加载于各阶滤波单元的末端，七组直流偏置线接在各电感后并延长至介质基板边缘，直流偏置线为金属线并采用单端开关接地的电路控制方式；

所述反射结构为微带馈电结构的金属地板，微带馈电结构的金属地板位于双线馈电结构右侧的介质基板下表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征 在于，所述的天线共形偶极子的结构是，采用三个辐射单元，第一辐射单元印制在第二辐射单元的外侧、第二辐射单元印制在第三辐射单元的外侧，三个辐射单元依次纵向排列分别印制在介质基板的两个表面，组成共形偶极子天线，三个辐射单元每两个之间的间隔为0.4mm，第一个和第二个辐射单元为倒梯形金属贴片，第三个辐射单元为三角形金属贴片。

3.根据权利要求2所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的天线共形偶极子中的天线三个相邻辐射单元组成共形三角形或共形扇形。

4.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的一、二、三阶滤波单元结构，依次横向排列在距离第三个辐射单元7～10mm处的微带馈电结构侧面，相邻滤波单元的间隔为5～15mm。

5.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的辐射结构、馈电结构和反射结构中，第三个辐射单元与反射结构间隔为14.5GHz对应波长的四分之一,第三个辐射单元与微带馈电结构间用双线馈电微带结构连接。

6.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的射频控制***中的电感取值范围为0.1～1μH。

7.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的三个滤波单元采用单个金属开路枝节结构或者采用多个金属开路枝节结构，金属开路枝节长度为各通带中心频率对应波长的四分之一,宽度为0.3mm～3mm。

8.根据权利要求1所述的一种具有端射特性的频率可重构滤波天线，其特征在于，所述的介质基板的相对介电常数介于2～10之间。