[發(fā)明專利]雙極化濾波貼片天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811547421.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN109728425B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施金;孟春梅;張威;曹青華;徐凱;陳燕云;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發(fā)明公開了一種雙極化濾波貼片天線，包括金屬貼片、頂層介質(zhì)基板、中間金屬片、底層介質(zhì)基板、金屬大地，金屬貼片上開設(shè)有四個(gè)槽，中間金屬片、底層介質(zhì)基板、金屬大地形成的整體結(jié)構(gòu)還開設(shè)有多個(gè)金屬化過孔以構(gòu)成基片集成諧振腔；金屬大地的兩側(cè)分別設(shè)置有共面波導(dǎo)饋線，饋線將信號(hào)饋入腔中激勵(lì)出一對(duì)正交簡(jiǎn)并模，再通過中間金屬片上的十字槽后與金屬貼片上的一對(duì)正交簡(jiǎn)并模分別進(jìn)行耦合，使天線在兩個(gè)極化上均獲得二階濾波響應(yīng)且具有極化隔離特性，天線在兩個(gè)極化上性能一致，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，改變四個(gè)槽的長(zhǎng)度與位置可改變兩個(gè)極化上需要的外部品質(zhì)因數(shù)，與饋線并聯(lián)的終端短路的等長(zhǎng)耦合線能在通帶兩端各產(chǎn)生一個(gè)輻射零點(diǎn)以提高天線的頻率選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極化濾波貼片天線。

背景技術(shù)

濾波貼片天線因其功能多，集成度高，成本低，總效率高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中。對(duì)于濾波貼片天線，目前報(bào)道了諸多設(shè)計(jì)方式。一種是通過使用層疊貼片結(jié)構(gòu)引入輻射零點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)天線濾波性能，這種方法能得到較高的天線增益，但其設(shè)計(jì)過程復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)多階濾波響應(yīng)。另一種方法是采用匹配結(jié)構(gòu)將濾波器與貼片天線集成設(shè)計(jì)形成濾波貼片天線，此方法可獲得多階濾波響應(yīng)但其體積大，效率低。而利用天線取代濾波器最后一階諧振器的方式得到的濾波貼片天線在一定程度上能同時(shí)兼顧效率，多階濾波響應(yīng)，增益與設(shè)計(jì)復(fù)雜度。但目前報(bào)道的大多數(shù)濾波貼片天線都是單極化設(shè)計(jì)。

雙極化設(shè)計(jì)相較于單極化設(shè)計(jì)而言，能提供更大信道容量，降低系統(tǒng)安裝成本，提高系統(tǒng)可靠性。目前已報(bào)道的雙極化濾波貼片天線較少，主要有兩種。一種是采用正交H形饋電結(jié)構(gòu)的層疊貼片天線，其能在兩個(gè)極化上均引入輻射零點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)濾波響應(yīng)，其端口隔離值可達(dá)35dB，但兩個(gè)極化上對(duì)應(yīng)的性能一致性較差。另一種是由兩個(gè)微帶諧振器分別與一片金屬貼片的兩個(gè)正交模式耦合得到雙極化濾波貼片天線，兩個(gè)極化上的性能一致性較好，且端口隔離值為32dB。然而該類天線缺乏雙極化外部品質(zhì)因數(shù)的調(diào)控手段，當(dāng)帶寬要求變化時(shí)，品質(zhì)因數(shù)不能隨之進(jìn)行有效調(diào)控。

簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)有的各種雙極化濾波貼片天線的問題總結(jié)有以下幾個(gè)方面：1)在兩個(gè)極化上性能一致性較差；2)在兩個(gè)極化上分別使用諧振器，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度；3)缺乏雙極化所需外部品質(zhì)因數(shù)的調(diào)控方法；4)端口隔離度有待進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種雙極化濾波貼片天線。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種雙極化濾波貼片天線，包括從上至下層疊設(shè)置的：方形金屬貼片、頂層介質(zhì)基板、中間金屬片、底層介質(zhì)基板、金屬大地，所述方形金屬貼片上開設(shè)有關(guān)于其中心對(duì)稱分布的四個(gè)槽，所述四個(gè)槽分別平行于所述金屬貼片四邊；所述中間金屬片、底層介質(zhì)基板、金屬大地形成的整體結(jié)構(gòu)還開設(shè)有環(huán)繞該整體結(jié)構(gòu)的中心呈方形排布且自上而下貫穿所述整體結(jié)構(gòu)的多個(gè)金屬化過孔，以構(gòu)成一個(gè)方形基片集成諧振腔；所述金屬大地的相鄰的兩側(cè)分別設(shè)置有共面波導(dǎo)饋線，用于將信號(hào)饋入所述方形基片集成諧振腔中從而激勵(lì)出一對(duì)正交簡(jiǎn)并模；所述中間金屬片的中心開設(shè)有十字槽，以便所述方形基片集成諧振腔內(nèi)的正交簡(jiǎn)并模通過后與方形金屬貼片上的一對(duì)正交簡(jiǎn)并模分別進(jìn)行耦合。

在本發(fā)明所述的雙極化濾波貼片天線中，方形金屬貼片、頂層介質(zhì)基板、中間金屬片、底層介質(zhì)基板四者的平面形狀均為方形，四者的前后對(duì)稱面重合且左右對(duì)稱面重合，所述方形金屬貼片的平面尺寸小于所述頂層介質(zhì)基板。

在本發(fā)明所述的雙極化濾波貼片天線中，所述金屬大地的相鄰的兩側(cè)還設(shè)置有與所述饋線并聯(lián)且終端短路的等長(zhǎng)耦合線，所述等長(zhǎng)耦合線由一對(duì)等長(zhǎng)的條帶構(gòu)成。

在本發(fā)明所述的雙極化濾波貼片天線中，所述金屬大地為覆蓋所述底層介質(zhì)基板底部的方形金屬層，且方形金屬層的相鄰的兩側(cè)均開設(shè)有一缺口，所述饋線和所述等長(zhǎng)耦合線均位于所述缺口內(nèi)，所述饋線的終端與金屬大地連接，所述等長(zhǎng)耦合線的其中一根條帶的首端與所述饋線的腰部連接，所述等長(zhǎng)耦合線的另一根條帶的終端與金屬大地連接。