CN206564333U - 基于波导馈电的单腔三工三频槽天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，包括谐振腔和挡板，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有一具有偏移角度的第一缝隙，所述谐振腔的左部、右部和底部分别开有第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；在实现三工作用时，所述第一缝隙作为槽天线，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙分别连接矩形波导，在实现三频作用时，所述第一缝隙连接矩形波导，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙作为槽天线。本实用新型可以实现三工和三频作用，具有体积小、设计简单、易加工、性能好等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。

Description

基于波导馈电的单腔三工三频槽天线

技术领域

本实用新型涉及一种天线，尤其是一种基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，属于无线通信领域。

背景技术

微波滤波天线是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，其中的滤波部分能对信号起分离作用，让有用的信号尽可能无衰减的通过，对无用的信号尽可能大的衰减抑制其通过，而天线部分把腔体上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波从而实现辐射的目的。

随着无线通信技术的发展，信号间的频带越来越窄，这就对滤波器的规格和可靠性提出了更高的要求。腔体滤波器具有高Q值、功率容量大、易于实现、性能稳定等优点而具有很高的应用价值。腔体滤波器通过在各腔谐振器之间开槽,实现电感或电容耦合,通过改变槽的位置偏移，角度，宽度，长度等来控制耦合电感或耦合电容的强弱以实现各种滤波功能。而槽天线辐射比较好，性能好，结构简单，容易实现。由于以上特点，研究腔体滤波槽天线多模结构、腔体滤波槽天线的小型化得到学者们的广泛关注。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，该天线可以实现三工和三频作用，具有体积小、设计简单、易加工、性能好等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，包括谐振腔和挡板，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有一具有偏移角度的第一缝隙，所述谐振腔的左部、右部和底部分别开有第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；在实现三工作用时，所述第一缝隙作为槽天线，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙分别连接矩形波导，在实现三频作用时，所述第一缝隙连接矩形波导，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙作为槽天线。

作为一种优选方案，所述第一缝隙从挡板的顶面上看，为具有偏移角度的矩形结构；所述第二缝隙从谐振腔的左侧面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第三缝隙从谐振腔的右侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；所述第四缝隙从谐振腔的底面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第一缝隙在谐振腔底面上的投影与第四缝隙相交，所述第二缝隙在谐振腔右侧面上的投影与第三缝隙相垂直。

作为一种优选方案，所述第一缝隙开在挡板的顶部至底部的位置上，所述第二缝隙开在谐振腔的左部内壁中间位置至左部外壁的位置上，所述第三缝隙开在谐振腔的右部内壁中间位置至右部外壁的位置上，所述第四缝隙开在谐振腔的底部内壁中间位置至底部外壁的位置上。

作为一种优选方案，所述谐振腔的顶部开口，所述挡板的长度大于谐振腔顶部开口的长度，挡板的宽度大于谐振腔顶部开口的宽度。

作为一种优选方案，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙的尺寸相同。

作为一种优选方案，所述挡板通过螺钉固定在谐振腔的顶部外壁上。

作为一种优选方案，所述谐振腔和挡板均采用金属材料制成。

作为一种优选方案，所述谐振腔为矩形腔结构。

作为一种优选方案，所述谐振腔的内部填充有空气。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型具有谐振腔和挡板，将挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，在挡板上开有一具有偏移角度的缝隙，并在谐振腔的左部、右部和底部也分别开有缝隙；在实现三工作用时，挡板的缝隙作为槽天线，谐振腔的三条缝隙均分别连接矩形波导，利用谐振腔的三条缝隙连接的矩形波导馈电，产生三个方向的电场分量的电磁波，将能量传输到谐振腔内部进行谐振滤波，在谐振滤波后，通过挡板的缝隙将能量辐射出去，在实现三频作用时，挡板上的缝隙连接矩形波导，谐振腔的三条缝隙作为槽天线，利用挡板的缝隙连接矩形波导馈电，产生能量，将能量传输谐振腔中进行谐振滤波，在谐振滤波后，由谐振腔的三条缝隙将三个方向的电场分量的电磁波辐射出去，可见能够实现三工和三频作用，能够满足小型化、高选择性、高Q值、设计和加工简单等特点。

2、本实用新型将滤波器和天线整合在一起，结构简单，加工容易、应用范围广，解决了其复杂的加工问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线正视图。

图3为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线左侧视图。

图4为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线右侧视图。

图5为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线俯视图。

图6为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线仰视图。

图7为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线实现三工作用时的频率响应电磁仿真曲线图。

图8为本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线实现三频作用时的频率响应电磁仿真曲线图。

图9为加工本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线时的矩形金属块示意图。

图10为加工本实用新型实施例1的单腔三工三频槽天线时的金属板示意图。

其中，1-谐振腔，2-挡板，3-第一缝隙，4-第二缝隙，5-第三缝隙，6-第四缝隙。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图6所示，本实施例的单腔三工三频槽天线包括谐振腔1和挡板2，所述谐振腔1为矩形腔结构，内部填充有空气，谐振腔1的顶部开口；所述挡板2通过螺钉固定在谐振腔1的顶部外壁上，挡板2的长度大于谐振腔1顶部开口的长度，挡板2的宽度大于谐振腔1顶部开口的宽度，挡板2上开有一具有偏移角度的第一缝隙3，该第一缝隙3偏移角度为30～60度，本实施例中的偏移角度为45度，所述谐振腔1的左部、右部和底部分别开有第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6，第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6的尺寸相同。

所述第一缝隙3开在挡板2的顶部至底部的位置上，所述第二缝隙4开在谐振腔1的左部内壁中间位置至左部外壁的位置上，所述第三缝隙5开在谐振腔1的右部内壁中间位置至右部外壁的位置上，所述第四缝隙6开在谐振腔1的底部内壁中间位置至底部外壁的位置上。

所述第一缝隙3从挡板2的顶面上看，为具有偏移角度的矩形结构；所述第二缝隙4从谐振腔1的左侧面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第三缝隙5从谐振腔1的右侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；所述第四缝隙6从谐振腔1的底面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第一缝隙3在谐振腔1底面上的投影与第四缝隙6相交，所述第二缝隙4在谐振腔1右侧面上的投影与第三缝隙5相垂直。

本实施例的单腔三工三频槽天线工作原理如下：

在实现三工作用时，所述第一缝隙3作为槽天线，所述第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6分别连接矩形波导，第一缝隙3为输出端口(第一端口)，第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6连接的矩形波导分别为输入端口(第二端口、第三端口和第四端口)，第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6连接的矩形波导馈电，产生z、x、y方向的电场分量的电磁波，将能量传输到谐振腔1内部进行谐振滤波，在谐振滤波后，通过第一缝隙3将能量辐射出去，频率响应电磁仿真曲线如图7所示，s22表示第二端口的回波损耗，s33表示第三端口的回波损耗，s44表示第四端口的回波损耗，s23表示第三端口到第二端口的反向传输系数，s24表示第四端口到第二端口的反向传输系数，s34表示第四端口到第三端口的反向传输系数；

在实现三频作用时，所述第一缝隙3连接矩形波导，所述第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6作为槽天线，第一缝隙3连接的矩形波导为输入端口(第一端口)，第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6分别为输出端口(第二端口、第三端口和第四端口)，第一缝隙3连接的矩形波导馈电，产生能量，将能量传输到谐振腔1内部进行谐振滤波，在谐振滤波后，谐振腔1将能量分给第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6，分别辐射z、x、y方向的电场分量的电磁波，频率响应电磁仿真曲线如图8所示，s11表示第一端口的回波损耗。

本实施例的单腔三工三频槽天线加工过程如下：

第一部分：如图9所示，在一个矩形金属块中间开一个矩形腔作为谐振腔1，左部、右部和底部留一定的厚度分别开三条与外壁高、长、宽平行的直缝(第二缝隙4、第三缝隙5和第四缝隙6)，在结构实现三工作用时，三条直缝直接接矩形波导馈电分别能产生z，x，y方向的电场分量的电磁波，在结构实现三频作用时，它们可以作为槽天线分别辐射z，x，y方向的电场分量的电磁波，在谐振腔1的顶部直接开口；

第二部分：如图10所示，将一块金属板作为挡板2，在挡板2开一条有偏移角度的斜缝(第一缝隙3)，在结构实现三工作用时，该斜缝作为槽天线，当结构实现三频作用时，该斜缝直接连矩形波导馈电，挡板2长、宽尺寸应比谐振腔1的顶部开口大，以满足全封闭的要求。

将第一部分和第二部分用螺钉固定，最后连上矩形波导进行测试。

上述实施例中，所述谐振腔和挡板采用的金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。

综上所述，本实用新型具有谐振腔和挡板，将挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，在挡板上开有一具有偏移角度的缝隙，并在谐振腔的左部、右部和底部也分别开有缝隙；在实现三工作用时，挡板的缝隙作为槽天线，谐振腔的三条缝隙均分别连接矩形波导，利用谐振腔的三条缝隙连接的矩形波导馈电，产生三个方向的电场分量的电磁波，将能量传输到谐振腔内部进行谐振滤波，在谐振滤波后，通过挡板的缝隙将能量辐射出去，在实现三频作用时，挡板上的缝隙连接矩形波导，谐振腔的三条缝隙作为槽天线，利用挡板的缝隙连接矩形波导馈电，产生能量，将能量传输谐振腔中进行谐振滤波，在谐振滤波后，由谐振腔的三条缝隙将三个方向的电场分量的电磁波辐射出去，可见能够实现三工和三频作用，能够满足小型化、高选择性、高Q值、设计和加工简单等特点。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (9)

1.基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：包括谐振腔和挡板，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有一具有偏移角度的第一缝隙，所述谐振腔的左部、右部和底部分别开有第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙；在实现三工作用时，所述第一缝隙作为槽天线，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙分别连接矩形波导，在实现三频作用时，所述第一缝隙连接矩形波导，所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙作为槽天线。

2.根据权利要求1所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述第一缝隙开在挡板的顶部至底部的位置上，所述第二缝隙开在谐振腔的左部内壁中间位置至左部外壁的位置上，所述第三缝隙开在谐振腔的右部内壁中间位置至右部外壁的位置上，所述第四缝隙开在谐振腔的底部内壁中间位置至底部外壁的位置上。

3.根据权利要求1所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述第一缝隙从挡板的顶面上看，为具有偏移角度的矩形结构；所述第二缝隙从谐振腔的左侧面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第三缝隙从谐振腔的右侧面上看，为两条长边上下设置、两条短边左右设置的矩形结构；所述第四缝隙从谐振腔的底面上看，为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构；所述第一缝隙在谐振腔底面上的投影与第四缝隙相交，所述第二缝隙在谐振腔右侧面上的投影与第三缝隙相垂直。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述谐振腔的顶部开口，所述挡板的长度大于谐振腔顶部开口的长度，挡板的宽度大于谐振腔顶部开口的宽度。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙的尺寸相同。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述挡板通过螺钉固定在谐振腔的顶部外壁上。

7.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述谐振腔和挡板均采用金属材料制成。

8.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述谐振腔为矩形腔结构。

9.根据权利要求1-3任一项所述的基于波导馈电的单腔三工三频槽天线，其特征在于：所述谐振腔的内部填充有空气。