一种机械可重构平板天线的制作方法

1.本发明涉及到天线技术领域，特别涉及一种机械可重构平板天线。


背景技术：

2.目前在平板天线的使用场景中，通常采用低剖面的平板天线形式，主要有微带缝隙天线、波导缝隙天线和微带平面印刷振子天线等天线形式。
3.微带缝隙平板天线由于带宽较窄，无法在宽频带应用场景使用。波导缝隙平板天线虽具有效率高，损耗小、结构紧凑等特点，但天线基于波导系统设计，l频段及以下频率的波导尺寸比较大，造成天线的体积大、重量重，并不利于天线的运输及便携使用。微带平面印刷振子天线其本身具有成本较低、重量较轻、易于集成以及电性能多样化等优点，在无线通信系统中被广泛应用。
4.微带平面印刷振子天线是一类基于微波介质板印刷振子的结构，天线具有良好的宽带特性，但天线振子离金属反射板距离为0.2λ～0.25λ时天线具有良好的阻抗特性，这就造成天线的剖面比较高，尤其是在l频段和uhf频段使用时，该缺点愈发明显。


技术实现要素：

5.根据上述提出的技术问题，本发明提供了一种机械可重构平板天线，其收藏状态切换至宽带、低增益、圆极化天线。增加了天线的实用性，提高天线使用效率。
6.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
7.一种机械可重构平板天线，包括天线辐射层、金属反射板、金属探针组、圆极化器和射频电缆；还包括折叠框架；所述折叠框架包括上围框、下围框以及连接在上围框和下围框之间的折叠支腿；所述天线辐射层包括作为主体的双面微波介质板，双面微波介质板位于上围框内，所述双面微波介质板的上表面设有馈电网络和印刷振子，其中，馈电网络为一分二的馈电网络，在馈电网络的枝节末端两侧均设有与其连接的印刷振子；所述印刷振子的中间位置具有矩形环槽；
8.所述金属反射板位于下围框内；所述金属探针组包括4个关于中心旋转对称的倒l形状金属探针，相邻的金属探针正交设置，4个金属探针分别位于对应印刷振子的正下方；倒l形状探针的下端穿过金属反射板的圆孔与圆极化器连接；
9.所述馈电网络为异面平行双线网络；印刷振子为异面印刷振子；射频电缆上端内芯和外皮分别与异面的馈电网络合成端的焊接；折叠框架的折叠支腿处于展开状态下时，天线辐射层和金属反射板之间的距离为反射板偶极子天线结构的高度，印刷偶极子作为线极化超宽带高增益天线的部分进行辐射；折叠框架的折叠支腿处于收藏状态下时，天线辐射层和金属反射板之间的距离为空气微带天线的高度，矩形环槽内的方形贴片作为低剖面空气微带圆极化天线的部分进行辐射，通过倒l型金属探针对方形贴片耦合馈电，实现方形贴片的激励。
10.进一步的，所述双面微波介质板的上下表面的印刷振子为互补结构。
11.进一步的，所述双面微波介质板的上下表面的馈电网络为平行结构，构成平行双线结构的馈电网络。
12.进一步的，每一折叠支腿均包括两支撑杆和锁紧螺钉；当两支撑杆处于同一直线时，锁紧螺钉固定两支撑杆作为展开状态；当两支撑杆平行且处于同一竖直面上作为收藏状态。
13.进一步的，在收藏状态下，两支撑杆的相邻面相互扣合锁定。
14.本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
15.1、微带平板天线为低剖面超宽带高增益阵列天线，比常规微带平板天线高度低；并且其具有结构简单、宽带特性优良、剖面低、便于收藏运输和便携使用的微带平板天线是很有必要的。
16.当微带平板天线在收藏状态时，可切换到另外一种天线应用模式，提升了天线的应用场景，更具有实际意义。
17.2、高增益线极化天线增益高信号强，可使天线精准面向目标方向进行通信，作用距离远，通信质量高。
18.3、当天线收藏状态时，可切换至宽带低增益圆极化天线，增加天线实用性，提高天线使用效率。
19.4、可收藏立方体框架结构简单、大大减小天线收藏空间；
20.5、操作方便、可靠性高；
21.6、可折叠立方体框架能快速展开和收藏天线。
22.7、天线收藏时，收藏立方体框架并牢固锁紧，方便收藏和运输；天线展开使用时，可确保其稳定地保持在垂直工作状态。
附图说明
23.图1为本发明实施例的展开状态整体视图；
24.图2为本发明实施例的收藏状态整体视图。
25.图3为图2中两支撑杆的扣合锁定结构截面图。
26.图中：1、馈电网络，2、方形贴片，3、矩形环槽，4、印刷振子，5、折叠支腿，6、射频电缆，7、圆极化器，8、金属探针，9、金属反射板，10、双面微波介质板，5-1、上支撑杆，5-2、下支撑杆。
具体实施方式
27.下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.一种机械可重构平板天线，包括天线辐射层、金属反射板、金属探针组、圆极化器和射频电缆；还包括折叠框架；所述折叠框架包括上围框、下围框以及连接在上围框和下围框之间的折叠支腿；所述天线辐射层包括作为主体的双面微波介质板，双面微波介质板位于上围框内，所述双面微波介质板的上表面设有馈电网络和印刷振子，其中，馈电网络为一
分二的馈电网络，在馈电网络的枝节末端两侧均设有与其连接的印刷振子；所述印刷振子的中间位置具有矩形环槽；
30.所述金属反射板位于下围框内；所述金属探针组包括4个关于中心旋转对称的倒l形状金属探针，相邻的金属探针正交设置，4个金属探针分别位于对应印刷振子的正下方；倒l形状探针的下端穿过金属反射板的圆孔与圆极化器连接；
31.所述馈电网络为异面平行双线网络；印刷振子为异面印刷振子；射频电缆上端内芯和外皮分别与异面的馈电网络合成端的焊接；折叠框架的折叠支腿处于展开状态下时，天线辐射层和金属反射板之间的距离为反射板偶极子天线结构的高度，印刷偶极子作为线极化超宽带高增益天线的部分进行辐射；折叠框架的折叠支腿处于收藏状态下时，天线辐射层和金属反射板之间的距离为空气微带天线的高度，矩形环槽内的方形贴片作为低剖面空气微带圆极化天线的部分进行辐射，通过倒l型金属探针对方形贴片耦合馈电，实现方形贴片的激励。
32.进一步的，所述双面微波介质板的上下表面的印刷振子为互补结构。
33.进一步的，所述双面微波介质板的上下表面的馈电网络为平行结构，构成平行双线结构的馈电网络。
34.进一步的，每一折叠支腿均包括两支撑杆和锁紧螺钉；当两支撑杆处于同一直线时，锁紧螺钉固定两支撑杆作为展开状态；当两支撑杆平行且处于同一竖直面上作为收藏状态。
35.进一步的，在收藏状态下，两支撑杆的相邻面相互扣合锁定。
36.下面为一更具体的实施例：
37.参照图1至图3，本实施例天线辐射层、可折叠框架、金属反射板、金属探针、圆极化器和射频电缆组成的微带平板天线。天线打开时，为低剖面超宽带高增益线极化天线；天线收藏时，为宽带低增益圆极化天线。
38.高增益线极化天线辐射层采用双面微波介质板，m
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n个印刷天线振子单元和馈电合成网络印刷在微波介质板上下两面。印刷天线振子为异面印刷振子，印刷振子中间开有矩形环形槽，馈电合成网络采用异面平行双线网络。
39.低增益圆极化天线通过在高增益线极化天线印刷振子中间开有矩形环形槽形成的方形金属片起主要辐射作用，通过4个倒l形状金属探针耦合馈电。
40.高增益线极化天线通过射频电缆上端内芯和外皮与馈电合成网络的上下两侧焊接。低增益圆极化天线通过倒l形状探针的下端穿过金属反射板的圆孔与圆极化器连接。
41.可折叠立方体框架由2个矩形金属围框和4根折叠支腿组成。金属框和折叠支腿连接处有转动机构，折臂支腿由两根支撑杆组成，两根支撑杆处于一条直线时，锁紧固定螺钉，增大两根支撑杆的接触摩擦力，固定天线状态，此时天线处于展开状态，展开具备天线辐射功能；螺钉旋下后，往内推动支撑杆，天线高度下降到指定高度，推动上支撑杆从下支撑杆一侧插入，此时天线处于收藏状态，收藏便于携带。天线通过折臂金属杆实现收藏状态与展开状态。
42.本发明的简要工作原理：
43.天线由辐射层，可折叠支撑框架，金属反射板和固定在金属反射板上的倒l型金属探针组成。天线辐射层包括由印刷振子和馈电网络组成，辐射层上下两侧的印刷振子为互
补结构，形成偶极子天线，实现电磁波辐射。辐射层上下两侧网络为平行结构，构成平行双线结构的馈电网络，实现印刷偶极子天线阵列的馈电和合成。印刷振子中间开有矩形环形槽，可展开天线的带宽。每个印刷振子下方有倒l型探针，l型探针固定在金属反射板上，下端穿过金属反射板上的孔与圆极化器连接，每4个探针为一组，绕4个探针中心轴线旋转排列，相邻探针为正交放置。当可折叠支撑框架展开时，天线辐射层与地板距离满足反射板偶极子天线结构的高度，印刷偶极子起主要辐射作用，天线为线极化超宽带高增益天线。当可折叠框架收藏时，辐射层与地板距离满足空气微带天线的高度，天线为低剖面空气微带圆极化天线，辐射层偶极子中间的方形贴片起主要辐射作用；通过到l型探针对方形贴片藕荷馈电，实现方向贴片的激励；四个方向贴片为一组，形成四元微带圆极化天线，通过一分四圆极化网络对l型探针进行幅度相等，支路相位依次相差90
°
的馈电。
44.一种机械可重构平板天线，天线结构简单，具有体积小、剖面低的特点，通过折叠框架的不同状态实现超宽带线极化天线和低剖面微带圆极化天线的切换，以满足不同的通信系统应用场景需要。