[发明专利]一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线

说明书

本发明公开一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线，包括介质基板、金属地、微带结构和分布电容；介质基板的上表面设有金属地；介质基板的下表面设有微带结构；金属地中间设有圆环形辐射缝隙；圆环形辐射缝隙将金属地分隔成内侧金属和外侧金属；分布电容跨接于圆环形辐射缝隙两边的内侧金属和外侧金属。微带结构包括顺序连接的输入微带线、微带耦合线滤波器、输出微带线和圆形调谐贴片；微带结构将输入信号耦合至圆环形辐射缝隙，圆环形辐射缝隙主模被分布电容微扰分裂成两个正交简并模式，进而同时获得滤波和圆极化辐射特性。本发明的具有滤波特性的圆极化缝隙天线圆极化带宽宽、滤波特性好、结构紧凑、制作方便、成本低廉，可用于现代无线通信终端。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线。

背景技术

天线和滤波器是无线通信系统的两个关键组件。天线起到转换导行电磁波与辐射电磁波能量的作用，滤波器则起到选择信号、滤除带外干扰、衰减噪声的作用。传统天线与滤波器独立设计不仅会占用更大的结构尺寸，而且将引入更多的能量损耗。现代无线通信终端体积日趋紧凑、功耗日益苛刻，因此需要联合设计天线和滤波器，实现集辐射和滤波功能于一体的新型天线。

与线极化天线相比，圆极化天线具有许多优越的电气性能。首先，线极化天线接收性能严重依赖于接收天线和发射天线的相对安装方位，而圆极化天线接收性能不受收发天线安装方位影响，有利于降低极化失配损耗。其次，圆极化天线既能接收旋向相同的圆极化电磁波，还能接收线极化或者椭圆极化电磁波，反之，圆极化电磁波既可以被旋向相同的圆极化天线接收，还可以被线极化或者椭圆极化天线接收。最后，圆极化电磁波入射到水滴或者障碍物表面折射后，其旋向将发生反转，能够抵抗雨、雪、雾、霾恶劣天气和抑制多径干扰信号。因此，圆极化天线越来越广泛应用于移动通信、卫星导航、遥测遥感、电子对抗、航空航天、雷达等领域。

缝隙天线，特别是微带缝隙天线，因其剖面低、重量轻、阻抗带宽宽、易实现圆极化、误差容忍度高的特点，经常被用于各种无线通信终端。但是，这些圆极化缝隙天线普遍缺乏良好的滤波性能，实际使用时后端必须级联一个滤波器，进而极大地增加了无线通信终端的体积和重量。

2015年，陈付昌和胡豪涛申请了发明名称为“一种具有滤波特性的宽带缝隙天线”，申请号为201510903882.7。该发明采用微带谐振器结构产生多个谐振模激励缝隙辐射结构，不仅拓展了天线工作带宽，而且实现了良好的滤波性能，但是这副天线不具备圆极化辐射特性。

综合公开报道的缝隙天线文献，目前还没有发现既具有圆极化辐射特性又具有良好滤波性能的缝隙天线，因此有必要设计一款具有滤波特性的圆极化缝隙天线，满足现代无线通信终端的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线，其圆极化带宽宽、结构紧凑、制作方便、成本低廉，可用于现代无线通信终端。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有滤波特性的圆极化缝隙天线，包括介质基板、金属地、微带结构和分布电容；介质基板的上表面设有金属地；介质基板的下表面设有微带结构；金属地中间设有圆环形辐射缝隙；圆环形辐射缝隙将金属地分隔成内侧金属和外侧金属；分布电容跨接于圆环形辐射缝隙两边的内侧金属和外侧金属间。

进一步的，分布电容由两段紧密相邻的第一弧形耦合金属线和第二弧形耦合金属线构成，第一弧形耦合金属线和第二弧形耦合金属线中线重合、张角相等、且与圆环形辐射缝隙同心；第一弧形耦合金属线连接内侧金属，第二弧形耦合金属线连接外侧金属。

进一步的，微带结构由顺序连接的输入微带线、微带耦合线滤波器、输出微带线和圆形调谐贴片构成。

进一步的，微带耦合线滤波器包括第一微带谐振器、第二微带谐振器和第三微带谐振器，第一微带谐振器、第二微带谐振器和第三微带谐振器为弧形微带线，并与圆环形辐射缝隙同心。