[发明专利]一种基于超表面结构的宽带低剖面滤波天线

说明书

本发明公开了一种基于超表面结构的宽带低剖面滤波天线，包括上、下两层PCB板，上层PCB板的上表面印制辐射贴片结构，所述辐射贴片结构由若干个超表面单元及寄生贴片构成，所述寄生贴片对称设置在超表面单元的周围；所述下层PCB板的上表面设置金属地板，其下表面设置馈线结构，所述金属地板蚀刻一条窄缝及开口环缝隙，所述开口环缝隙关于窄缝呈中心对称。本发明结构简单，加工容易。

技术领域

本发明涉及一种滤波天线，具体涉及一种基于超表面结构的宽带低剖面滤波天线。

背景技术

随着微波器件的不断发展，小型化设计一直是研究者们孜孜不倦追求的目标，无论是在军用领域还是民用领域，小型化设计的迅速发展的同时大大促进了无线通信系统的小型化、便携式发展。而对于射频前端器件而言，由于其工作原理等一系列原因，小型化设计相对有源电路而言相对困难，但是对于多功能器件如滤波功分器、滤波天线等为微波器件小型化发展提供了新思路。通过将多种微波器件如滤波器、功分器、天线的进行集成化一体式设计，可以有效减小器件尺寸，同时使得一种器件同时具备了多种不同的功能，一定程度上提高器件的性能。目前来说，滤波天线已经发展形成了比较多种有效的设计理念，但是绝大多数滤波天线设计往往将天线作为滤波器的最后一级设计或者在馈线上添加滤波结构实现滤波性能，这样会使天线剖面较高、天线尺寸较大或者引入额外的损耗导致天线增益降低。因此，探索新型滤波天线结构等方面的应用研究，具有很高的学术价值与应用价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于超表面结构的宽带低剖面滤波天线。本发明能在较小的口径下实现较高的增益。

本发明采用如下技术方案：

一种基于超表面结构的宽带低剖面滤波天线，包括上、下两层PCB板，上层PCB板的上表面印制辐射贴片结构，所述辐射贴片结构由若干个超表面单元及寄生贴片构成，所述寄生贴片对称设置在超表面单元的周围；

所述下层PCB板的上表面设置金属地板，其下表面设置馈线结构，所述金属地板蚀刻一条窄缝及开口环缝隙，所述开口环缝隙关于窄缝呈中心对称。

所述超表面单元由内嵌多折叠U形缝隙的方形金属贴片构成，所述超表面单元包括四组，关于上层PCB板中心对称分布。

所述寄生贴片包括H面寄生贴片及E面寄生贴片，所述E面寄生贴片为四个，两两一组对称分布在超表面单元的左右两侧，所述H面寄生贴片为四个，两两一组对称分布在超表面单元的上下两侧。

所述寄生贴片均为矩形结构。

所述开口环缝隙具体为四个，所述窄缝竖直设置在金属地板的中心位置，四个开口环缝隙对称设置在窄缝的左右两侧。

所述E面寄生贴片与H面寄生贴片的尺寸不同。

所述馈线结构由一根馈线构成，其靠近缝隙的一端呈开路状态，另一端接输入信号。

所述E面寄生贴片的左右边缘加载一排金属柱。

本发明的有益效果：

传统的滤波天线的实现方法通常为将天线作为滤波器的最后一级或者在馈电结构上加载滤波结构实现滤波性能，这样往往会导致天线尺寸较大、剖面较高，本发明是在辐射贴片上实现滤波性能，该天线通过在超表面结构上蚀刻多折叠U形缝隙及在地板上蚀刻开口环结构实现低频滤波特性；

在同平面分布式加载寄生贴片实现高频滤波特性；

该天线结构紧凑，剖面低，且省去了馈线上的损耗，实现了高增益滤波天线结构设计。

本天线在通带内平均增益为8dB，口径效率达到87％，此外，该结构还保留了超表面结构的低剖面特性，总剖面为0.04λ₀，带宽为20％。