[發明專利]一種具有濾波特性的圓極化縫隙天線

有效

• 申請號: 201710602163.0
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107425276B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 李建星;陳建忠;張安學;陳娟;張小可;霍惠敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q13/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開一種具有濾波特性的圓極化縫隙天線，包括介質基板、金屬地、微帶結構和分布電容；介質基板的上表面設有金屬地；介質基板的下表面設有微帶結構；金屬地中間設有圓環形輻射縫隙；圓環形輻射縫隙將金屬地分隔成內側金屬和外側金屬；分布電容跨接于圓環形輻射縫隙兩邊的內側金屬和外側金屬。微帶結構包括順序連接的輸入微帶線、微帶耦合線濾波器、輸出微帶線和圓形調諧貼片；微帶結構將輸入信號耦合至圓環形輻射縫隙，圓環形輻射縫隙主模被分布電容微擾分裂成兩個正交簡并模式，進而同時獲得濾波和圓極化輻射特性。本發明的具有濾波特性的圓極化縫隙天線圓極化帶寬寬、濾波特性好、結構緊湊、制作方便、成本低廉，可用于現代無線通信終端。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種具有濾波特性的圓極化縫隙天線。

背景技術

天線和濾波器是無線通信系統的兩個關鍵組件。天線起到轉換導行電磁波與輻射電磁波能量的作用，濾波器則起到選擇信號、濾除帶外干擾、衰減噪聲的作用。傳統天線與濾波器獨立設計不僅會占用更大的結構尺寸，而且將引入更多的能量損耗。現代無線通信終端體積日趨緊湊、功耗日益苛刻，因此需要聯合設計天線和濾波器，實現集輻射和濾波功能于一體的新型天線。

與線極化天線相比，圓極化天線具有許多優越的電氣性能。首先，線極化天線接收性能嚴重依賴于接收天線和發射天線的相對安裝方位，而圓極化天線接收性能不受收發天線安裝方位影響，有利于降低極化失配損耗。其次，圓極化天線既能接收旋向相同的圓極化電磁波，還能接收線極化或者橢圓極化電磁波，反之，圓極化電磁波既可以被旋向相同的圓極化天線接收，還可以被線極化或者橢圓極化天線接收。最后，圓極化電磁波入射到水滴或者障礙物表面折射后，其旋向將發生反轉，能夠抵抗雨、雪、霧、霾惡劣天氣和抑制多徑干擾信號。因此，圓極化天線越來越廣泛應用于移動通信、衛星導航、遙測遙感、電子對抗、航空航天、雷達等領域。

縫隙天線，特別是微帶縫隙天線，因其剖面低、重量輕、阻抗帶寬寬、易實現圓極化、誤差容忍度高的特點，經常被用于各種無線通信終端。但是，這些圓極化縫隙天線普遍缺乏良好的濾波性能，實際使用時后端必須級聯一個濾波器，進而極大地增加了無線通信終端的體積和重量。

2015年，陳付昌和胡豪濤申請了發明名稱為“一種具有濾波特性的寬帶縫隙天線”，申請號為201510903882.7。該發明采用微帶諧振器結構產生多個諧振模激勵縫隙輻射結構，不僅拓展了天線工作帶寬，而且實現了良好的濾波性能，但是這副天線不具備圓極化輻射特性。

綜合公開報道的縫隙天線文獻，目前還沒有發現既具有圓極化輻射特性又具有良好濾波性能的縫隙天線，因此有必要設計一款具有濾波特性的圓極化縫隙天線，滿足現代無線通信終端的迫切需求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種具有濾波特性的圓極化縫隙天線，其圓極化帶寬寬、結構緊湊、制作方便、成本低廉，可用于現代無線通信終端。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有濾波特性的圓極化縫隙天線，包括介質基板、金屬地、微帶結構和分布電容；介質基板的上表面設有金屬地；介質基板的下表面設有微帶結構；金屬地中間設有圓環形輻射縫隙；圓環形輻射縫隙將金屬地分隔成內側金屬和外側金屬；分布電容跨接于圓環形輻射縫隙兩邊的內側金屬和外側金屬間。

進一步的，分布電容由兩段緊密相鄰的第一弧形耦合金屬線和第二弧形耦合金屬線構成，第一弧形耦合金屬線和第二弧形耦合金屬線中線重合、張角相等、且與圓環形輻射縫隙同心；第一弧形耦合金屬線連接內側金屬，第二弧形耦合金屬線連接外側金屬。

進一步的，微帶結構由順序連接的輸入微帶線、微帶耦合線濾波器、輸出微帶線和圓形調諧貼片構成。

進一步的，微帶耦合線濾波器包括第一微帶諧振器、第二微帶諧振器和第三微帶諧振器，第一微帶諧振器、第二微帶諧振器和第三微帶諧振器為弧形微帶線，并與圓環形輻射縫隙同心。