本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，尤其涉及的是一種圓極化濾波天線。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)代無線通信技術(shù)領(lǐng)域?qū)Χ喙δ堋⑿⌒突纳漕l前端組件具有愈來愈高的設(shè)計指標(biāo)要求，傳統(tǒng)單一的分離式的天線與濾波器設(shè)計方法已不能滿足無線通信終端對空間的苛刻限制。近年來，天線與濾波器聯(lián)合設(shè)計的新型結(jié)構(gòu)逐漸受到關(guān)注，并廣泛為無線通信終端技術(shù)領(lǐng)域所采納應(yīng)用。但是，已公開的具有濾波功能的天線在設(shè)計上具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，濾波性能不好等缺點。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，可實現(xiàn)圓極化、寬頻帶、高增益和低剖面，并且具有良好的頻率選擇特性和帶外衰減特性的圓極化濾波天線。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種圓極化濾波天線，包括用于實現(xiàn)圓極化輻射的鐮刀型金屬輻射貼片，用于對天線接收或發(fā)射的電磁波信號進行濾波的微帶饋電結(jié)構(gòu)，金屬地平面以及介質(zhì)基板；所述鐮刀型金屬輻射貼片和微帶饋電結(jié)構(gòu)位于所述介質(zhì)基板的正面，所述金屬地平面位于所述介質(zhì)基板的反面，所述鐮刀型金屬輻射貼片與所述微帶饋電結(jié)構(gòu)連接；其中，所述微帶饋電結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌有耦合濾波器，所述耦合濾波器包括至少四個相同結(jié)構(gòu)的諧振金屬環(huán)，所述四個諧振金屬環(huán)的第一個諧振金屬環(huán)與所述鐮刀型金屬輻射貼片之間連接有漸變微帶線。

采用上述技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，鐮刀型金屬輻射貼片由大圓形金屬貼片101減掉小圓形金屬貼片構(gòu)成，其中，大圓形金屬貼片半徑為28mm～30mm，小圓形金屬貼片半徑為20mm～22mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，大圓形金屬貼片的圓心位置xr為34.9mm，yr為42.96mm；所述小圓形金屬貼片的圓心位置xr為23.9mm，yr為31.96mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，大圓形金屬貼片半徑為29mm，小圓形金屬貼片半徑為21mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，微帶饋電結(jié)構(gòu)線寬為1.7mm～1.8mm，所述四個諧振金屬環(huán)按照2×2矩陣位置設(shè)置，其中，第二個諧振金屬環(huán)和第三個諧振金屬環(huán)直接接觸，第一個諧振金屬環(huán)和第四個諧振金屬環(huán)相距0.05mm～0.1mm，所述第一個諧振金屬環(huán)與第二個諧振金屬環(huán)相距0.05mm～0.1mm，所述第三個諧振金屬環(huán)與第四個諧振金屬環(huán)相距0.05mm～0.1mm，所述諧振金屬環(huán)線寬為0.3～0.5mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，微帶饋電結(jié)構(gòu)線寬為1.76mm，諧振金屬環(huán)線寬為0.4mm，第一個諧振金屬環(huán)和第四個諧振金屬環(huán)相距0.05mm，所述第一個諧振金屬環(huán)與第二個諧振金屬環(huán)相距0.05mm，所述第三個諧振金屬環(huán)與第四個諧振金屬環(huán)相距0.05mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，金屬地平面的長度為68mm～72mm，寬度為13～15mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，金屬地平面的長度為70mm，寬度為13.8mm。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，介質(zhì)基板厚度為0.5mm～1.5mm，介電常數(shù)為2.2～6.0。

采用上述各個技術(shù)方案，所述的圓極化濾波天線中，介質(zhì)基板厚度為0.8mm，介電常數(shù)為3.35。

采用上述各個技術(shù)方案，本發(fā)明通過設(shè)置具有圓極化輻射的鐮刀性型金屬輻射貼片，以及具有濾波功能的由至少四個諧振金屬環(huán)組成的耦合濾波器，能夠?qū)崿F(xiàn)高增益、低剖面且具有良好的頻率選擇性和帶外抑制特性，并且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的耦合濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的耦合濾波器的插入損耗和回波損耗特性圖；

圖4為本發(fā)明的端口回波損耗特性圖；

圖5為本發(fā)明的遠(yuǎn)場輻射增益特性圖；

圖6為本發(fā)明的天線軸比特性圖；

圖7為本發(fā)明的垂直面左旋圓極化和右旋圓極化遠(yuǎn)場輻射方向圖特性圖；

圖8為本發(fā)明的水平面左旋圓極化和右旋圓極化遠(yuǎn)場輻射方向圖特性圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

本實施例提供了一種圓極化濾波天線，包括用于實現(xiàn)圓極化輻射的鐮刀型金屬輻射貼片1，用于對天線接收或發(fā)射的電磁波信號進行濾波的微帶饋電結(jié)構(gòu)2，金屬地平面3以及介質(zhì)基板4；所述鐮刀型金屬輻射貼片1和微帶饋電結(jié)構(gòu)2位于所述介質(zhì)基板4的正面，所述金屬地平面3位于所述介質(zhì)基板4的反面，所述鐮刀型金屬輻射貼片1與所述微帶饋電結(jié)構(gòu)2連接；其中，所述微帶饋電結(jié)構(gòu)2內(nèi)嵌有耦合濾波器，所述耦合濾波器包括至少四個相同結(jié)構(gòu)的諧振金屬環(huán)，所述四個諧振金屬環(huán)的第一個諧振金屬環(huán)201與所述鐮刀型金屬輻射貼片1之間連接有漸變微帶線5。

如圖1，本實施例包括：鐮刀型金屬輻射貼片1，微帶饋電結(jié)構(gòu)2、金屬地平面3以及介質(zhì)基板4。鐮刀型金屬輻射貼片1和微帶饋電結(jié)構(gòu)2位于介質(zhì)基板4的正面，金屬地平面3位于介質(zhì)基板4的反面，鐮刀型金屬輻射貼片1與微帶饋電結(jié)構(gòu)2相連。通過微帶饋電結(jié)構(gòu)2直接饋電，將電磁波信號發(fā)射至鐮刀型金屬輻射貼片1，同時，微帶饋電結(jié)構(gòu)2也可以用于對電磁波信號的接收。電磁波信號經(jīng)鐮刀型金屬輻射貼片1以圓極化場的方式發(fā)射出去，其發(fā)射方向可以是左旋圓極化輻射也可以是右旋圓極化輻射。為了得到想要的電磁波信號頻段，在微帶饋電結(jié)構(gòu)2中內(nèi)嵌耦合濾波器，耦合濾波器由至少四個相同的諧振金屬環(huán)構(gòu)成，用于對電磁波信號進行篩選。當(dāng)需要在2.45ghz頻段實現(xiàn)圓極化輻射時，設(shè)置四個諧振金屬環(huán)組成耦合濾波器即可。其中，第一個諧振金屬環(huán)201通過漸變微帶線5與鐮刀型金屬輻射貼片1連接，實現(xiàn)電磁波信號在微帶饋電結(jié)構(gòu)2和鐮刀型金屬輻射貼片1之間進行傳送。

進一步的，鐮刀型金屬輻射貼片1由大圓形金屬貼片101減掉小圓形金屬貼片102構(gòu)成，其中，大圓形金屬貼片101半徑r為28mm～30mm，小圓形金屬貼片102半徑r為20mm～22mm。通過調(diào)整大圓形金屬貼片101和小圓形金屬貼片102的位置關(guān)系，可得到特定的電磁波信號圓極化輻射性能和軸比特性。如圖1，以介質(zhì)基板4的左下角為原點，水平方向為x軸，豎直方向為y軸，坐標(biāo)軸單位為mm。本實施例中，大圓形金屬貼片101的圓心位置xr為34.9mm，yr為42.96mm；小圓形金屬貼片102的圓心位置xr為23.9mm，yr為31.96mm。

更進一步的，本實施例中，鐮刀型金屬輻射貼片1的工作頻段為2.45ghz，則大圓形金屬貼片半徑r為29mm，小圓形金屬貼片半徑r為21mm。

更進一步的，如圖2，為了更好的實現(xiàn)微帶饋電結(jié)構(gòu)2的濾波功能，微帶饋電結(jié)構(gòu)2線寬為1.7mm～1.8mm，其內(nèi)嵌的四個諧振金屬環(huán)按照2×2矩陣位置設(shè)置，其中，第二個諧振金屬環(huán)202和第三個諧振金屬環(huán)203直接接觸，第一個諧振金屬環(huán)201和第四個諧振金屬環(huán)204相距0.05mm～0.1mm，所述第一個諧振金屬環(huán)201與第二個諧振金屬環(huán)202相距0.05mm～0.1mm，所述第三個諧振金屬環(huán)203與第四個諧振金屬環(huán)204相距0.05mm～0.1mm，所述諧振金屬環(huán)線寬為0.3～0.5mm。

其中，第一個諧振金屬環(huán)201、第二個諧振金屬環(huán)202、第三個諧振金屬環(huán)203以及第四個諧振金屬環(huán)204分別有兩個末端，每個諧振金屬環(huán)的末端都通過金屬化通孔與金屬地平面3連接，第四個諧振金屬環(huán)204與漸變微帶線5相連，以實現(xiàn)耦合濾波器對天線接收或發(fā)射的電磁波信號進行濾波。

更進一步的，本實施例中，微帶饋電結(jié)構(gòu)2線寬為1.76mm，諧振金屬環(huán)線寬為0.4mm，第一個諧振金屬環(huán)201和第四個諧振金屬相距0.05mm，所述第一個諧振金屬環(huán)201與第二個諧振金屬環(huán)202相距0.05mm，所述第三個諧振金屬環(huán)203與第四個諧振金屬環(huán)204相距0.05mm。當(dāng)然，上述各結(jié)構(gòu)的線寬在此實施例中不做任何限制，僅根據(jù)實際情況設(shè)定。

更進一步的，為了調(diào)節(jié)阻抗匹配，金屬地平面3的長度為68mm～72mm，寬度為13～15mm。

更進一步的，本實施例中，金屬地平面3的長度為70mm，寬度為13.8mm。

更進一步的，介質(zhì)基板4厚度為0.5mm～1.5mm，介電常數(shù)為2.2～6.0。

更進一步的，本實施例中，介質(zhì)基板4厚度為0.8mm，介電常數(shù)為3.35。

如圖3和圖4，天線的s參數(shù)在頻域的曲線，在2.3～2.58ghz頻帶s參數(shù)小于-10db。

如圖5，天線的增益在頻域的曲線，在2.25～2.7ghz大于0dbi，最大值達(dá)到2.2dbi，帶外抑制大于10db。

如圖6，天線的軸比在頻域的曲線，在2.25～2.8ghz頻帶小于3db，在2.55ghz達(dá)到0.5db。

如圖7，其為本實施例的垂直面左旋圓極化和右旋圓極化遠(yuǎn)場輻射方向圖特性圖。

如圖8，其為本發(fā)明的水平面左旋圓極化和右旋圓極化遠(yuǎn)場輻射方向圖特性圖。

采用上述各個技術(shù)方案，本發(fā)明通過設(shè)置具有圓極化輻射的鐮刀性型金屬輻射貼片結(jié)構(gòu)，以及具有濾波功能的由至少四個諧振金屬環(huán)組成的耦合濾波器結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高增益、低剖面且具有良好的頻率選擇性和帶外抑制特性，并且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，成本較低。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。