一种基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法

摘要

本发明实施例公开了一种基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法，天线包括：上表面开设有环状缝隙和长缝缝隙的基片集成波导；在开设环状缝隙的同时形成一贴片；环状缝隙中设置有多个PIN二极管，二极管的两端与基片集成波导的上表面和贴片连接，通过控制二极管的偏置状态来控制贴片与基片集成波导的上表面连接或断开；当二极管导通时，贴片与基片集成波导的上表面连接，通过上表面的长缝缝隙辐射，实现第一频率波段的工作状态；当二极管截止时，贴片与基片集成波导上表面断开连接，通过上表面的贴片辐射，实现第二频率波段的工作状态，本发明通过控制二极管的偏置状态，就可以实现天线在不同波段之间的切换。

权利要求

1.一种基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，包括：基片集成波导，所述基片集成波导的上表面开设有环状缝隙和长缝缝隙；其中，在所述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成有一贴片，所述贴片由所述环状缝隙围绕；

所述环状缝隙中设置有多个PIN二极管，所述多个PIN二极管环绕所述环状缝隙，所述多个PIN二极管的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴片连接，通过控制所述多个PIN二极管的偏置状态来控制所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接或断开连接；

其中，当所述多个PIN二极管为导通状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，实现第一频率波段的工作状态；

当所述多个PIN二极管为截止状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现第二频率波段的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，所述第一频率波段为S波段，所述第二频率波段为C波段。

3.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，还包括：直流偏置器；

所述直流偏置器与馈电位置的SMA头相连，用于在提供射频输入信号的同时为所述多个PIN二极管提供偏置电压，以控制所述多个PIN二极管处于导通状态或截止状态。

4.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，所述基片集成波导为单层结构，所述基片集成波导的上下表面均镀有金属层，四周边界排列连接上下表面的金属通孔，所述基片集成波导采用Rogers 5880材料，介电常数为2.2，介质损耗为

0.0009。

5.根据权利要求1或4所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，还包括：频率调节通孔；所述频率调节通孔连接上下表面，用于调节所述基片集成波导的工作频率。

6.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，所述长缝缝隙的长度为二分之一波长，缝隙宽度为1～2mm。

7.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，所述环状缝隙为多边形环状缝隙或圆形环状缝隙。

8.根据权利要求7所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，当所述环状缝隙为矩形环状缝隙时，所述矩形环状缝隙的长为22～24mm，宽为17～20mm。

9.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的频率可重构天线，其特征在于，所述第二频率波段的中心频率与所述第一频率波段的中心频率的比值大于2。

10.一种基于基片集成波导的频率可重构天线的制备方法，其特征在于，包括：在基片集成波导的上表面开设环状缝隙和长缝缝隙；其中，在所述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成一贴片，所述贴片由所述环状缝隙围绕；

在所述环状缝隙中设置多个PIN二极管，使得所述多个PIN二极管环绕所述环状缝隙，使得所述多个PIN二极管的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴片连接，通过控制所述多个PIN二极管的偏置状态以控制所述贴片与所述基片集成波导的上表面处于连接状态或断开连接状态；

其中，当所述多个PIN二极管为导通状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，实现第一频率波段的工作状态；

当所述多个PIN二极管为截止状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现第二频率波段的工作状态。

说明书

一种基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，无线通信系统朝着大容量、小型化的方向发展，在系统的体积进一步缩小的同时，功能也进一步复杂化，无线设备的数量增加，可重构天线的提出，使一副天线实现
多副天线的功能成为可能，对于增加通信系统的容量、减小系统的重量和体积均有重大意
义。

[0003] 而现有的主流天线仅能实现单一频段上的连接，随着社会的进步科学技术的发展，人们对天线工作需求越来越多，精度要求也越来越严格，而现有的天线结构大多数为单
一频段工作，无法实现工作频段的自由切换。

发明内容

[0004] 由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提供一种基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种基于基片集成波导的频率可重构天线，包括：

[0006] 基片集成波导，所述基片集成波导的上表面开设有环状缝隙和长缝缝隙；其中，在所述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成有一贴片，所述贴片由所述环状
缝隙围绕；

[0007] 所述环状缝隙中设置有多个PIN二极管，所述多个PIN二极管环绕所述环状缝隙，所述多个PIN二极管的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴片连接，通
过控制所述多个PIN二极管的偏置状态来控制所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接
或断开连接；

[0008] 其中，当所述多个PIN二极管为导通状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，实现第
一频率波段的工作状态；

[0009] 当所述多个PIN二极管为截止状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现第二频
率波段的工作状态。

[0010] 进一步地，所述第一频率波段为S波段，所述第二频率波段为C波段。

[0011] 进一步地，还包括：直流偏置器；

[0012] 所述直流偏置器与馈电位置的SMA头相连，用于在提供射频输入信号的同时为所述多个PIN二极管提供偏置电压，以控制所述多个PIN二极管处于导通状态或截止状态。

[0013] 进一步地，所述基片集成波导为单层结构，所述基片集成波导的上下表面均镀有金属层，四周边界排列连接上下表面的金属通孔，所述基片集成波导采用Rogers 5880材
料，介电常数为2.2，介质损耗为0.0009。

[0014] 进一步地，还包括：频率调节通孔；所述频率调节通孔连接上下表面，用于调节所述基片集成波导的工作频率。

[0015] 进一步地，所述长缝缝隙的长度为二分之一波长，缝隙宽度为1～2mm。

[0016] 进一步地，所述环状缝隙为多边形环状缝隙或圆形环状缝隙。

[0017] 进一步地，当所述环状缝隙为矩形环状缝隙时，所述矩形环状缝隙的长为22～24mm，宽为17～20mm。

[0018] 进一步地，所述第二频率波段的中心频率与所述第一频率波段的中心频率的比值大于2。

[0019] 第二方面，本发明实施例还提供了一种基于基片集成波导的频率可重构天线的制备方法，包括：

[0020] 在基片集成波导的上表面开设环状缝隙和长缝缝隙；其中，在所述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成一贴片，所述贴片由所述环状缝隙围绕；

[0021] 在所述环状缝隙中设置多个PIN二极管，使得所述多个PIN二极管环绕所述环状缝隙，使得所述多个PIN二极管的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴片
连接，通过控制所述多个PIN二极管的偏置状态以控制所述贴片与所述基片集成波导的上
表面处于连接状态或断开连接状态；

[0022] 其中，当所述多个PIN二极管为导通状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，实现第
一频率波段的工作状态；

[0023] 当所述多个PIN二极管为截止状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现第二频
率波段的工作状态。

[0024] 由上面技术方案可知，本发明实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天线及制备方法，将基片集成波导上表面开设一环状缝隙和一长缝，并在开设环状缝隙的同时
形成一贴片，通过在环状缝隙中设置有多个PIN二极管，将二极管的两端分别与基片集成波
导的上表面和贴片连接，通过控制二极管的偏置状态来控制贴片与基片集成波导的上表面
连接或断开，当二极管导通时，贴片与基片集成波导的上表面连接，通过基片集成波导上表
面的长缝缝隙辐射，实现第一频率波段的工作状态；当二极管截止时，贴片与基片集成波导
上表面断开连接，通过基片集成波导上表面的贴片辐射，实现第二频率波段的工作状态。由
此可见，本发明实施例通过控制二极管的偏置状态，使天线辐射体发生改变，就可以实现天
线在不同波段的频率可重构，此外，本发明实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构
天线还具有低剖面、小型化、易集成的特点，可被用于WLAN、wifi、Bluetooth等多个领域，还
可以被广泛地应用于无线通信系统中。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用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
根据这些图获得其他的附图。

[0026] 图1是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的上表面结构图；

[0027] 图2是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的下表面结构图；

[0028] 图3是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线(忽略通孔)的结构侧视图；

[0029] 图4是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的回波损耗仿真图；

[0030] 图5是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的带内增益仿真图；

[0031] 图6是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的方向图；

[0032] 图7是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段的电场模值和电流矢量分布图；

[0033] 图8是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线加入频率调节通孔前和加入频率调节通孔后的回波损耗对比图；

[0034] 图9是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线制备方法的流程图。

[0035] 附图标记：

[0036] 1：环状缝隙；2：长缝缝隙；3：贴片；4：PIN二极管。

具体实施方式

[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 图1示出了本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的上表面结构图，图2是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的下
表面结构图，图3是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线(忽略
通孔)的结构侧视图。下面结合图1、图2和图3对本发明实施例提供的基于基片集成波导的
频率可重构天线进行详细解释和说明。如图1所示，1表示环状缝隙，2表示长缝缝隙，3表示
贴片，4表示PIN二极管。

[0039] 如图1所示，本发明实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线，包括：基片集成波导，所述基片集成波导的上表面开设有环状缝隙1和长缝缝隙2；其中，在所
述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成有一贴片3，所述贴片3由所述环状
缝隙1围绕；所述环状缝隙1中设置有多个PIN二极管4，所述多个PIN二极管4环绕所述环状
缝隙1，所述多个PIN二极管4的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴片
3连接，通过控制所述多个PIN二极管4的偏置状态来控制所述贴片3与所述基片集成波导的
上表面连接或断开连接；其中，当所述多个PIN二极管4为导通状态时，所述贴片3与所述基
片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙
2进行辐射，实现第一频率波段的工作状态；当所述多个PIN二极管4为截止状态时，所述贴
片3与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的
上表面的贴片3进行辐射，实现第二频率波段的工作状态。

[0040] 在本实施例中，在基片集成波导的上表面开设一环状缝隙1和长缝缝隙2，在开设环状缝隙1后在环状缝隙1内部形成一由环状缝隙1围绕的贴片3，同时，环状缝隙1将贴片3
与基片集成波导上表面隔离开来。在本实施例中采用同轴线进行馈电，通过同轴线距离贴
片3中心的位置，判断两者是否匹配良好，从而决定贴片3在基片集成波导上表面中的位置，
在本实施例中，为了保证天线在两种辐射模式下均达到良好匹配，矩形环状缝隙分布在天
线上表面左下角，长缝隙分布在天线上表面右侧。

[0041] 在本实施例中，在环状缝隙1中可以均匀跨接多个PIN二极管4，也可以根据实际需要不均匀跨接多个PIN二极管4，不过若两个PIN二极管之间存在过长的缝隙间隔，会导致能
量损耗。因此，为了保证天线的增益达到最佳值，本发明实施例中的多个PIN管4可以设置为
均匀分布。同时跨接的PIN二极管的个数也可以根据实际需要进行选择，此处不作具体限
制。使多个PIN二极管4环绕环状缝隙1，将各个PIN二极管的一端与基片集成波导的上表面
连接，另一端与贴片3连接，当各个PIN二极管导通时，PIN二极管沟通贴片3中的电流，从而
使基片集成波导上表面与原本被环状缝隙1隔离开的贴片3形成一个整体，即当多个PIN二
极管4导通时，贴片3与基片集成波导的上表面实现连接；当多个PIN二极管4截止时，贴片3
与基片集成波导的上表面断开连接。

[0042] 在本实施例中，当多个PIN二极管4导通时，贴片3与基片集成波导的上表面实现连接，此时整个天线是一个基片集成波导形式的缝隙天线，整个腔体为TE101模式的场分布，
基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，并实现第一频率波段
的工作状态(工作在2.4‑2.414GHz，增益在3.12‑3.80dBi之间)；当多个PIN二极管4截止时，
贴片3与基片集成波导的上表面断开连接，此时大部分的辐射能量由贴片3产生，贴片3的场
分布为TM10模式，可视为一种类似微带天线的结构，基片集成波导通过所述基片集成波导
的上表面的贴片进行辐射，实现第二频率波段的工作状态(工作在5.71‑5.96GHz，增益在
5.85‑6.73dBi之间)。

[0043] 在本实施例中，第一频率波段的具体频率由腔体的尺寸决定，第二频率波段的具体频率由贴片3的尺寸决定，可根据天线实际需求的频率波段对腔体和贴片的尺寸进行调
节，从而得到工作在不同频段的天线。例如，当多个PIN二极管4导通时，贴片3与基片集成波
导的上表面实现连接，此时整个天线是一个基片集成波导形式的缝隙天线，整个腔体为
TE101模式的场分布，基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，
例如，当长缝缝隙的长度为二分之一波长，宽度为1.5mm时，可以实现S波段的工作状态(工
作在2.4‑2.414GHz，增益在3.12‑3.80dBi之间)；当多个PIN二极管4截止时，贴片3与基片集
成波导的上表面断开连接，此时大部分的辐射能量由贴片3产生，贴片3的场分布为TM10模
式，可视为一种类似微带天线的结构，例如，当贴片为矩形且长为23.4mm，宽为18.3mm时，基
片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，可以实现第C波段的工作状
态(工作在5.71‑5.96GHz，增益在5.85‑6.73dBi之间)。

[0044] 需要说明的是，本实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天线经过仿真试验验证，其在两种频率波段的工作状态下带内回波损耗均低于‑10dBi，增益不低于3dBi，均
能满足天线功能状态指标要求，同时，本实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天
线结构新颖，此外，现有主流天线包括微带天线和基片集成波导SIW(Substrate 
integrated waveguide)缝隙天线，其中微带天线相比于传统天线，微带天线不仅体积小，
重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等
优势；SIW天线基于基片集成波导这一新型导波结构，结合了传统矩形波导低损耗、高Q值、
高功率容量和微带结构低剖面、易共形、易与平面电路集成的优点，在近年来在天线、滤波
器、定向耦合器等微波元器件中应用广泛，在微波、毫米波频段表现出良好的性能，而本发
明实施例进一步结合了微带天线和基片集成波导缝隙天线的特点，从而具有低剖面、小型
化、易集成的特点。

[0045] 由上面技术方案可知，本发明实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天线，将基片集成波导上表面开设一环状缝隙和一长缝，并在开设环状缝隙的同时形成一贴
片，通过在环状缝隙中设置有多个PIN二极管，将二极管的两端分别与基片集成波导的上表
面和贴片连接，通过控制二极管的偏置状态来控制贴片与基片集成波导的上表面连接或断
开，当二极管导通时，贴片与基片集成波导的上表面连接，通过基片集成波导上表面的长缝
缝隙辐射，实现第一频率波段的工作状态；当二极管截止时，贴片与基片集成波导上表面断
开连接，通过基片集成波导上表面的贴片辐射，实现第二频率波段的工作状态。由此可见，
本发明实施例通过控制二极管的偏置状态，使天线辐射体发生改变，就可以实现天线在不
同波段的频率可重构，此外，本发明实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天线还
具有低剖面、小型化、易集成的特点，可被用于WLAN、wifi、Bluetooth等多个领域，可被广泛
地应用于无线通信系统中。

[0046] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述第一频率波段为S波段，所述第二频率波段为C波段。

[0047] 在本实施例中，需要说明的是，当长缝缝隙的长度为二分之一波长，宽度为1.5mm时，对应上述第一频率波段(S波段)；当贴片为矩形且长为23.4mm，宽为18.3mm时，对应上述
第二频率波段(C波段)；当多个PIN二极管4导通时，贴片3与基片集成波导的上表面实现连
接，此时贴片3与基片集成波导的上表面形成一个整体，基片集成波导通过所述基片集成波
导的上表面的长缝缝隙进行辐射，并实现S波段的工作状态(相当于缝隙天线，工作在2.4‑
2.414GHz，增益在3.12‑3.80dBi之间)；当多个PIN二极管4截止时，贴片3与基片集成波导的
上表面断开连接，此时贴片3中的电流无法实现与基片集成波导上表面的沟通，基片集成波
导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现C波段的工作状态(相当于微带天
线，工作在5.71‑5.96GHz，增益在5.85‑6.73dBi之间)。由此可见，本发明实施例将将微带天
线和SIW缝隙天线的特点相结合，通过控制二极管的偏置状态，使天线辐射体发生改变，就
可以实现天线的工作频段在S波段和C波段间切换。

[0048] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，如图3所示，本发明实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的结构侧视图，a表示直流偏置器，b表示SMA头，c表示基
片集成波导下表面金属层，d表示介质基板，e表示基片集成波导上表面金属层。

[0049] 如图3所示，本发明实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的结构侧视图，还包括：直流偏置器a；

[0050] 所述直流偏置器a与馈电位置的SMA头b相连，用于在提供射频输入信号的同时为所述多个PIN二极管4提供偏置电压，以控制所述多个PIN二极管4处于导通状态或截止状
态。

[0051] 在本实施例中，将直流偏置器a与基片集成波导下表面金属层c通过SMA头b连接，用于在提供射频输入信号的同时为多个PIN二极管4提供偏置电压，当直流偏置器a侧面的
两个端口分别接入+0.9V电压和地时，直流偏置器a为多个PIN二极管4提供的偏置电压使多
个PIN二极管4处于导通状态，此时基片集成波导通过基片集成波导上表面的长缝缝隙辐
射，实现S波段的工作状态；当直流偏置器a侧面的两个端口分别接‑0.9V电压和地时，直流
偏置器a为多个PIN二极管4提供的偏置电压使多个PIN二极管4处于截止状态，此时基片集
成波导通过基片集成波导上表面的贴片辐射，实现第C波段的工作状态。本发明实施例提出
了一种简化的偏置电路为PIN二极管提供偏置电压，即利用直流偏置器a在馈电的同时提供
直流偏压，从而不需要复杂的偏置电路就可以通过控制多个PIN二极管4的工作状态，使天
线辐射体发生改变，实现S/C波段的频率可重构。

[0052] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述基片集成波导为单层结构，所述基片集成波导的上下表面均镀有金属层，四周边界排列连接上下表面的金属通孔，所述基片集
成波导采用Rogers 5880材料，介电常数为2.2，介质损耗为0.0009。

[0053] 在本实施例中，需要说明的是，基片集成波导为单层结构，采用Rogers 5880材料，其介电常数为2.2，介质损耗为0.0009，并将基片集成波导的上下表面均镀金属层，四周边
界均匀排列连接上下表面的金属通孔。

[0054] 如图2所示，本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线的下表面结构图，x表示频率调节通孔。

[0055] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，还包括：频率调节通孔x；所述频率调节通孔x连接上下表面，用于调节所述基片集成波导的工作频率。

[0056] 在本实施例中，频率调节通孔x贯通基片集成波导的介质基板d连接基片集成波导的上下金属表面，通过引入频率调节通孔，改变电流路径，达到不改变腔体尺寸就能调节工
作频率的目的。

[0057] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述长缝缝隙的缝隙宽度为1～2mm。

[0058] 在本实施例中，长缝缝隙的缝隙宽度为1～2mm。需要说明的是，长缝缝隙的缝隙宽度的取值范围为[1，2]，也即，既包括1和2两个端点的值，也包括两个端点之间的值。例如：
长缝缝隙的缝隙宽度为1.5mm。

[0059] 在本实施例中，需要说明的是，将长缝缝隙的缝隙宽度设置为1～2mm，使得在由长缝缝隙进行辐射时能够达到更好的工作状态，进而可以提升天线通信质量。

[0060] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述环状缝隙为多边形环状缝隙或圆形环状缝隙。

[0061] 在本实施例中，需要说明的是，在基片集成波导上金属表面开设的环状缝隙为多边形环状缝隙或圆形环状缝隙，例如，环状缝隙可以为三角形环状缝隙、矩阵环状缝隙、五
边形环状缝隙等等，此处不作具体限制。

[0062] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，当所述环状缝隙为矩形环状缝隙时，所述矩形环状缝隙的长为22～24mm，宽为17～20mm。

[0063] 在本实施例中，当环状缝隙为矩形环状缝隙时，矩形环状缝隙的长为22～24mm，宽为17～20mm。需要说明的是，矩形环状缝隙的长的取值范围为[22，24]，也即，既包括22和24
两个端点的值，也包括两个端点之间的值。例如：矩形环状缝隙的长为23.4mm；矩形环状缝
隙的宽的取值范围为[17，20]，也即，既包括17和20两个端点的值，也包括两个端点之间的
值。例如：矩形环状缝隙的宽为18.3mm。

[0064] 在本实施例中，需要说明的是，当环状缝隙为矩形环状缝隙时，矩形环状缝隙的周长为2.4个波长(第二频率波段中心频率在介质中的波长)。

[0065] 在本实施例中，需要说明的是，将矩形环状缝隙的长设置为22～24mm，宽设置为17～20mm，使得在由矩形贴片进行辐射时能够达到更好的工作状态，进而可以提升天线通信
质量。

[0066] 基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述第二频率波段的中心频率与所述第一频率波段的中心频率的比值大于2。

[0067] 在本实施例中，所述第二频率波段的中心频率与所述第一频率波段的中心频率的比值大于2，从而可以有效区分第一频率波段和第二频率波段的工作状态。举例来说，所述
第二频率波段的中心频率可以为5.84GHz，所述第一频率波段的中心频率可以2.407GHz，由
此可见，所述第二频率波段的中心频率与所述第一频率波段的中心频率的比值大于2，从而
可以有效区分第一频率波段和第二频率波段的工作状态，进而可以实现多频段工作的天
线。

[0068] 基于相同的发明构思，本发明另一实施例还提供了一种基于基片集成波导的频率可重构天线的制备方法，图9是本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重
构天线制备方法的流程图，如图9所示，所述制备方法包括：

[0069] 步骤S901：在基片集成波导的上表面开设环状缝隙和长缝缝隙；其中，在所述基片集成波导的上表面开设所述环状缝隙的同时形成一贴片，所述贴片由所述环状缝隙围绕；

[0070] 在本步骤中，在基片集成波导的上表面刻蚀两个缝隙，分别为环状缝隙和长缝缝隙，在刻蚀环状缝隙后在环状缝隙内部形成一由环状缝隙围绕的贴片，同时，环状缝隙将贴
片与基片集成波导上表面隔离开来。

[0071] 步骤S902：所述环状缝隙中设置有多个PIN二极管，所述多个PIN二极管环绕所述环状缝隙，所述多个PIN二极管的一端与所述基片集成波导的上表面连接，另一端与所述贴
片连接，通过控制所述多个PIN二极管的偏置状态来控制所述贴片与所述基片集成波导的
上表面连接或断开连接；

[0072] 其中，当所述多个PIN二极管为导通状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，实现第
一频率波段的工作状态；

[0073] 当所述多个PIN二极管为截止状态时，所述贴片与所述基片集成波导的上表面断开连接，所述基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的贴片进行辐射，实现第二频
率波段的工作状态。

[0074] 在本步骤中，在环状缝隙中可以均匀跨接多个PIN二极管，也可以根据实际需要不均匀跨接多个PIN二极管，这是由于PIN管位置对于天线的频段无影响，但过长的缝隙间隔
会导致能量损耗。因此，为了保证天线的增益达到最佳值，本发明实施例中的多个PIN管为
均匀分布。同时跨接的PIN二极管的个数也可以根据实际需要进行选择，此处不作具体限
制，并且使多个PIN二极管环绕环状缝隙，将各个PIN二极管的一端与基片集成波导的上表
面连接，另一端与贴片连接，当各个PIN二极管导通时，PIN二极管沟通贴片中的电流，从而
使基片集成波导上表面与原本被环状缝隙隔离开的贴片形成一个整体，即当多个PIN二极
管导通时，贴片与基片集成波导的上表面实现连接；当多个PIN二极管截止时，贴片与基片
集成波导的上表面断开连接。

[0075] 在本步骤中，当多个PIN二极管4导通时，贴片3与基片集成波导的上表面实现连接，此时整个天线是一个基片集成波导形式的缝隙天线，整个腔体为TE101模式的场分布，
基片集成波导通过所述基片集成波导的上表面的长缝缝隙进行辐射，并实现S波段的工作
状态(工作在2.4‑2.414GHz，增益在3.12‑3.80dBi之间)；当多个PIN二极管4截止时，贴片3
与基片集成波导的上表面断开连接，此时大部分的辐射能量由贴片3产生，贴片3的场分布
为TM10模式，可视为一种类似微带天线的结构，基片集成波导通过所述基片集成波导的上
表面的贴片进行辐射，实现C波段的工作状态(工作在5.71‑5.96GHz，增益在5.85‑6.73dBi
之间)。

[0076] 需要说明的是，本实施例提供的基于基片集成波导的频率可重构天线经过仿真试验验证，实验数据可参见图4，本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频率可重构
天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的回波损耗仿真图(左为PIN二极管导通
状态，右为PIN二极管截止状态)、图5，本发明一实施例提供的一种基于基片集成波导的频
率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的带内增益仿真图(左为PIN二
极管导通状态，右为PIN二极管截止状态)、图6本发明一实施例提供的一种基于基片集成波
导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段工作状态下的方向图(左上为PIN二
极管导通状态下，E面方向图；右上位PIN二极管导通状态下，H面方向图；左下为PIN二极管
截止状态下，E面方向图；右下为PIN二极管截止状态下，H面方向图)、图7，本发明一实施例
提供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线在第一频率波段和第二频率波段的电场
模值和电流矢量分布图(图中上半部分为PIN二极管导通状态下，长缝缝隙进行辐射的效果
图；下半部分为PIN二极管截止状态下，贴片进行辐射的效果图)和图8，本发明一实施例提
供的一种基于基片集成波导的频率可重构天线加入频率调节通孔前和加入频率调节通孔
后的回波损耗对比图(PIN二极管导通状态下，天线工作在第一频率波段时加入频率调节通
孔前和加入频率调节通孔后的回波损耗对比图)。根据图4‑图8可以看出，本发明实施例提
供的基于基片集成波导的频率可重构天线在两种频率波段的工作状态下带内回波损耗均
低于‑10dBi，增益不低于3dBi，均能满足天线功能状态指标要求，同时，本实施例提供的基
于基片集成波导的频率可重构天线结构新颖，结合了微带天线和基片集成波导缝隙天线的
特点，长宽小于二分之一波长(以PIN二级管导通时中心频率的自由空间波长为基准)，剖面
高度低于2mm，具有低剖面、小型化、易集成的特点，可被用于WLAN、wifi、Bluetooth等多个
领域，可被广泛地应用于无线通信系统中。

[0077] 此外，需要说明的是，由于本实施例提供的制备方法是上述实施例中的基于基片集成波导的频率可重构天线的制备方法，因此，关于一些原理和结构等方面的详细内容，可
以参见上述实施例的介绍，本实施例对此不再赘述。

[0078] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因
此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

[0079] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。