CN105826672A - 一种增益带陷特性滤波天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增益带陷特性滤波天线，包含介质基板，介质基板的上表面设有槽线、第一扰动枝节和第二扰动枝节；槽线与介质基板的中轴线垂直，且关于介质基板的中轴线对称；第一扰动枝节、第二扰动枝节结构与尺寸相同，分别设置在介质基板的中轴线两侧，均与槽线垂直相交，且关于介质基板的中轴线对称；介质基板的下表面设有与介质基板的中轴线平行的微带线；介质基板上设有金属化过孔，微带线通过金属化过孔与介质基板上表面相连。本发明在不引入附加谐振器、不破坏天线阻抗频响连续性的前提下，通过调控天线固有辐射模式而达到滤波的效果，具有结构简单，制作成本低廉等优点，在无线通信领域有广泛的应用前景。

Description

一种增益带陷特性滤波天线

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种增益带陷特性滤波天线。

背景技术

近几十年来，随着信息电子技术的不断发展，各种新技术，新材料层出不穷，促使无线通信中的电子设备向低功率、小型化、多功能化的方向发展。这一发展趋势对天线的设计提出了越来越苛刻的要求。天线不仅需要满足越来越严格的设计尺寸要求，而且还需要能够在很宽的频带上进行工作，同时具有较高的辐射效率。

天线和滤波器是无线通信前端最常见也是最重要的设备,其性能的好坏直接影响整个无线通信系统。在大多数无线通信系统中，滤波器一般接在天线的输入或输出端。在以前的系统应用中，天线和滤波器是由不同的工作者利用不同的方法设计，并且有不同的设备供应厂商提供，可以单独工作。由于天线和滤波器尺寸较大，且彼此之间存在互耦，所以使系统的性能急剧恶化。因此，将天线和滤波器进行一体化设计，形成滤波天线（filteringantenna），在实现辐射和滤波的同时，减小射频设备的尺寸和重量。传统的滤波天线设计方法有两大类：第一，天线和滤波器单独设计，然后进行级联；第二，在辐射器上引入额外的窄带谐振器，通过在阻抗频响曲线中引入阻带，而实现陷波特性。这些设计要么很容易增大损耗，要么会破坏阻抗频响的连续性和脉冲信号的频谱连续性，造成信号的拖尾振荡，不利于用于窄脉冲信号的收发。为了避免上述缺点，本发明在不附加额外谐振器和寄生单元的前提下，通过调控天线固有辐射模式来实现滤波功能。本发明在保持天线阻抗频响连续的情况下，利用偶次辐射模在宽边方向形成辐射零点的特性，实现天线在该方向上的增益陷波功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种增益带陷特性滤波天线，利用偶次辐射模式在宽边方向上的辐射零点特性，实现天线的增益陷波功能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种增益带陷特性滤波天线，包含介质基板；

所述介质基板的上表面设有槽线、第一扰动枝节和第二扰动枝节；

所述槽线与介质基板的中轴线垂直，且关于介质基板的中轴线对称；

所述第一扰动枝节、第二扰动枝节结构与尺寸相同，分别设置在介质基板的中轴线两侧，均与槽线垂直相交，且关于介质基板的中轴线对称；

所述第一扰动枝节、第二扰动枝节的两端和所述槽线之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述第一扰动枝节、第二扰动枝节的中轴线和介质基板的中轴线之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述介质基板的下表面设有微带线，所述微带线与介质基板的中轴线平行；

所述介质基板上设有金属化过孔，所述微带线通过金属化过孔与介质基板上表面相连。

作为本发明一宗增益带陷特性滤波天线进一步的优化方案，所述槽线的长度为二分之三个波长。

作为本发明一宗增益带陷特性滤波天线进一步的优化方案，所述微带线的中轴线和介质基板的中轴线之间的距离不为零。

作为本发明一宗增益带陷特性滤波天线进一步的优化方案，所述微带线和介质基板的中轴线之间距离的范围为四十分之一波长到八分之一波长。

作为本发明一宗增益带陷特性滤波天线进一步的优化方案，所述介质基板的介电常数为2至20。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.结构简单，成本低廉；

2.利用天线的辐射特性，使天线在不改变辐射特性的基础上，减小损耗；

3.具有滤波的效果；

4.制作工艺简单，有良好的应用前景。

附图说明

图1是天线的正面结构与参考坐标示意图；

图2是天线的三维立体示意图与参考坐标示意图；

图3是采用IE3D软件计算的天线增益图；

图4是利用IE3D软件计算的天线反射系数特性。

图中，1-介质基板，2-槽线，3-第一扰动枝节，4-第二扰动枝节，5-微带线，6-金属化过孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

对照附图1、图2，本发明公开了一种增益带陷特性滤波天线，包含介质基板1；

所述介质基板1的上表面设有槽线2、第一扰动枝节3和第二扰动枝节4；

所述槽线2与介质基板1的中轴线垂直，且关于介质基板1的中轴线对称；

所述第一扰动枝节3、第二扰动枝节4结构与尺寸相同，分别设置在介质基板1的中轴线两侧，均与槽线2垂直相交，且关于介质基板1的中轴线对称；

所述第一扰动枝节3、第二扰动枝节4的两端和所述槽线2之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述第一扰动枝节3、第二扰动枝节4的中轴线和介质基板1的中轴线之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述介质基板1的下表面设有微带线5，所述微带线5与介质基板1的中轴线平行；

所述介质基板1上设有金属化过孔6，所述微带线5通过金属化过孔6与介质基板1上表面相连。

所述槽线2的长度为二分之三个波长。

所述微带线5和介质基板1的中轴线之间距离的范围为四十分之一波长到八分之一波长。

所述介质基板1的介电常数为2至20。

附图3是采用IE3D软件计算的天线增益，由图可知，在天线谐振频率的最大辐射方向上，增益可以达到4.5dBi，比较稳定。当第一个偶次辐射模激发后，3-3.5GHz频段上的最大增益从4.5dBi下降到-1dBi左右，表明出现“陷波”特性。

附图4是采用IE3D软件计算的天线反射系数特性，由图可知，该天线激发的多个模式连续覆盖了2.56-4.23GHz频段，中心频率在3.39GHz，具有较大的连续阻抗带宽。

综上所述，本发明通过调控天线的辐射模式，通过局部激发偶次辐射模，在保持阻抗频响连续性的条件下，在特定辐射方向形成增益陷波特性，从而实现滤波效果。本发明在宽带天线的基础上进行滤波天线的设计，无需增加额外的滤波器结构和匹配电路，使得天线的结构简单、集成度高，更有利于滤波天线的小型化设计。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种增益带陷特性滤波天线，包含介质基板(1)，其特征在于：

所述介质基板（1）的上表面设有槽线（2）、第一扰动枝节（3）和第二扰动枝节（4）；

所述槽线（2）与介质基板（1）的中轴线垂直，且关于介质基板（1）的中轴线对称；

所述第一扰动枝节（3）、第二扰动枝节（4）结构与尺寸相同，分别设置在介质基板（1）的中轴线两侧，均与槽线（2）垂直相交，且关于介质基板（1）的中轴线对称；

所述第一扰动枝节（3）、第二扰动枝节（4）的两端和所述槽线（2）之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述第一扰动枝节（3）、第二扰动枝节（4）的中轴线和介质基板（1）的中轴线之间距离的范围为四分之一个波长到二分之一个波长；

所述介质基板（1）的下表面设有微带线（5），所述微带线（5）与介质基板（1）的中轴线平行；

所述介质基板（1）上设有金属化过孔（6），所述微带线（5）通过金属化过孔（6）与介质基板（1）上表面相连。

2.根据权利要求1所述的增益带陷特性滤波天线，其特征在于，所述槽线（2）的长度为二分之三个波长。

3.根据权利要求1所述的增益带陷特性滤波天线，其特征在于，所述微带线（5）的中轴线和介质基板（1）的中轴线之间的距离不为零。

4.根据权利要求3所述的增益带陷特性滤波天线，其特征在于，所述微带线（5）和介质基板（1）的中轴线之间距离的范围为四十分之一波长到八分之一波长。

5.根据权利要求1所述的增益带陷特性滤波天线，其特征在于，所述介质基板（1）的介电常数为2至20。