[發(fā)明專利]一種增益帶陷特性濾波天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710164865.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106972247A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂文俊;王雷杰;王生光;李笑乾;許璐;王東東;劉超男;王康;朱洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01P1/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 劉莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增益帶陷特性濾波天線，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代微波和無(wú)線通信系統(tǒng)提出了更高的要求，需要構(gòu)成系統(tǒng)的各部分器件緊湊，低成本、低功耗而且更為重要的是能夠不受周?chē)h(huán)境的影響。

寬頻化設(shè)計(jì)已成為天線設(shè)計(jì)的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線通信的信道容量越來(lái)越大、傳輸速率越來(lái)越高、服務(wù)方式也越來(lái)越靈活。 同時(shí)，越來(lái)越多滿足不同需求的電子設(shè)備集中于同一載體，形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境，不同天線之間的相互干擾降低了天線性能。因此發(fā)展寬帶有著很廣泛的應(yīng)用前景和重大的現(xiàn)實(shí)意義。天線和濾波器是無(wú)線通信前端最常見(jiàn)也是最重要的設(shè)備,其性能的好壞直接影響整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)。將天線和濾波器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，形成濾波天線（filtering antenna），在實(shí)現(xiàn)輻射和濾波的同時(shí)，減小射頻設(shè)備的尺寸和重量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種增益帶陷特性濾波天線，利用偶次輻射模式在寬邊方向上的輻射零點(diǎn)特性，實(shí)現(xiàn)天線的增益陷波功能，同時(shí)通過(guò)引入第一擾動(dòng)枝節(jié)和第二擾動(dòng)枝節(jié)，實(shí)現(xiàn)奇、偶階本征輻射模的激發(fā)與聚合，獲得連續(xù)的阻抗頻響特性。

本發(fā)明采用單個(gè)輻射器中的多個(gè)輻射模，實(shí)現(xiàn)連續(xù)阻抗帶寬內(nèi)的空間濾波特性，與上述各種陷波天線設(shè)計(jì)方法完全不同。利用這種原理，有望通過(guò)調(diào)整單個(gè)輻射器中的多個(gè)輻射模，控制部分模式的激發(fā)和抑制程度，即可靈活調(diào)控輻射零點(diǎn)和最大點(diǎn)的指向，而無(wú)需借助天線單元組陣的方法來(lái)改變波束指向。這種設(shè)計(jì)方法復(fù)雜度低，有利用于解決小型設(shè)備中的波束可重構(gòu)天線設(shè)計(jì)問(wèn)題，同時(shí)在不附加額外諧振器和寄生單元的前提下，通過(guò)調(diào)控天線固有輻射模式來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波功能。通過(guò)引入第一擾動(dòng)枝節(jié)和第二擾動(dòng)枝節(jié)，實(shí)現(xiàn)奇、偶階本征輻射模的激發(fā)與聚合，獲得連續(xù)的阻抗頻響特性。在保持天線阻抗頻響連續(xù)的情況下，利用偶次輻射模在寬邊方向形成輻射零點(diǎn)的特性，實(shí)現(xiàn)天線在該方向上的增益陷波功能。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種增益帶陷特性濾波天線，包括圓形介質(zhì)基板、槽線、第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)、微帶線；

槽線、第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)均設(shè)置在介質(zhì)基板的上表面，其中：槽線呈與介質(zhì)基板同圓心的圓弧形；第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)分別與槽線相交且垂直于槽線的切線，第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)關(guān)于槽線的中軸線對(duì)稱；第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)的延長(zhǎng)線均通過(guò)介質(zhì)基板的圓心；

微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的下表面，其在介質(zhì)基板上表面的投影在第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)之間，且與槽線相交；

介質(zhì)基板上還設(shè)置有一個(gè)金屬過(guò)孔，該金屬過(guò)孔在槽線與介質(zhì)基板的圓心之間，且與微帶線靠近介質(zhì)基板圓心的一端相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)之間呈70°到110°角。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第一擾動(dòng)枝節(jié)、第二擾動(dòng)枝節(jié)遠(yuǎn)離介質(zhì)基板圓心的一端到槽線的距離均三分之一到二分之一個(gè)工作波長(zhǎng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述微帶線與槽線的中軸線之間呈0°到30°角。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述槽線的長(zhǎng)度為1.10到1.75個(gè)工作波長(zhǎng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第一擾動(dòng)枝節(jié)遠(yuǎn)離圓心的端點(diǎn)與第二擾動(dòng)枝節(jié)遠(yuǎn)離圓心的端點(diǎn)之間的距離為三分之二到一個(gè)工作波長(zhǎng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，介質(zhì)基板的介電常數(shù)為1到20。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明一種增益帶陷特性濾波天線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉、利用天線的輻射特性，使天線在不改變輻射特性的基礎(chǔ)上，減小損耗、制作工藝簡(jiǎn)單，并且有著良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)與參考坐標(biāo)示意圖。

圖2是本發(fā)明的三維立體示意圖與參考坐標(biāo)示意圖。

圖3是采用HFSS軟件計(jì)算的天線增益圖。

圖4是利用HFSS軟件計(jì)算的天線反射系數(shù)特性。

圖5是利用HFSS軟件計(jì)算的天線方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：