本發(fā)明涉及濾波天線，特別是一種寬帶高增益磁電偶極子濾波天線陣列。

背景技術(shù)：

1、為了滿足迅速發(fā)展、日趨復(fù)雜的無線通信系統(tǒng)的需求，具有寬頻帶、高增益同時(shí)兼具濾波特性的天線是必不可少的。在實(shí)際應(yīng)用中，寬帶高增益濾波天線能夠有效解決帶寬窄、增益低等限制無線通信系統(tǒng)工作性能的弊端。同時(shí)，濾波天線兼具了傳統(tǒng)天線穩(wěn)定的帶內(nèi)輻射功能以及濾波器帶外抑制、消除雜波的能力，可以使得整個(gè)射頻前端架構(gòu)的復(fù)雜性和體積尺寸大大降低，有利于實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的小型化和高集成化。利用磁電偶極子天線具有寬工作頻段、對(duì)稱的輻射方向圖、低后瓣電平和低交叉極化電平等特點(diǎn)，以及磁電偶極子天線本身具有一個(gè)低頻輻射零點(diǎn)，將濾波功能融合到磁電偶極子天線中，實(shí)現(xiàn)磁電偶極子濾波天線，便能實(shí)現(xiàn)濾波天線的高增益、寬帶寬，能更有效地應(yīng)對(duì)電磁波頻譜資源短缺的問題。

2、通常單個(gè)天線單元的方向性和增益比較有限，難以滿足大多數(shù)中遠(yuǎn)距通信場(chǎng)景的需求。高定向波束可以通過增加天線輻射口面的電氣尺寸來實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)最為常用的方法就是把若干個(gè)天線單元按照一定的電氣分布與空間位置分布排列進(jìn)而構(gòu)成天線陣列。陣列天線的輻射場(chǎng)等于各個(gè)單元天線的輻射場(chǎng)在遠(yuǎn)場(chǎng)的矢量疊加。為了得到所需的方向圖，需要使單元的矢量場(chǎng)在指定的方向上相增疊加，而在其它方向上相消疊加，以減小信號(hào)泄露以及與其它系統(tǒng)之間的空間干擾。

3、然而目前的磁電偶極子濾波天線，仍然存在天線通信頻帶窄、濾波性能差、增益低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)的寬帶高增益磁電偶極子濾波天線陣列，該天線通信頻帶寬，濾波性能好，增益平穩(wěn)且高。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種寬帶高增益磁電偶極子濾波天線陣列，包括由上至下逐層設(shè)置的上層金屬貼片、上層介質(zhì)基板、中間層金屬貼片、下層介質(zhì)基板、下層金屬貼片，其中：

3、所述上層金屬貼片由四組完全相同的金屬片呈田字形排列組成；每一組金屬片的主體包括四個(gè)相同的扇形金屬片和中間矩形金屬片，在每個(gè)扇形金屬片的圓弧兩端分別切去一個(gè)矩形角實(shí)現(xiàn)寬帶特性，在每個(gè)扇形金屬片上刻蝕一個(gè)l形縫隙實(shí)現(xiàn)濾波性能，并在每個(gè)扇形金屬片和矩形金屬片上分別刻蝕一個(gè)金屬通孔；

4、所述上層介質(zhì)基板被金屬通孔貫穿，其中扇形金屬片上的金屬通孔貫穿上層金屬貼片至中間層金屬貼片，中間矩形金屬片上的金屬通孔貫穿上層金屬貼片至下層金屬貼片；

5、所述中間層金屬貼片平鋪整個(gè)下層介質(zhì)基板的上表面，扇形金屬片上的金屬通孔貫穿中間層金屬貼片形成圓形縫隙，中間矩形金屬片上的金屬通孔正投影位置開設(shè)直徑更大的圓形縫隙；

6、所述下層介質(zhì)基板被中間矩形金屬片上的金屬通孔貫穿；

7、所述下層金屬貼片是由微帶線組成的1分4功分器。

8、進(jìn)一步地，所述上層金屬貼片包括設(shè)置于左上角的第一組金屬片，右上角的第二組金屬片，左下角的第三組金屬片和右下角的第四組金屬片。

9、進(jìn)一步地，所述第一組金屬片中的四個(gè)扇形金屬片是由同一個(gè)圓通過橫向、縱向切割，分為左上、右上、左下、右下的四個(gè)部分，分別稱為第一～第四扇形金屬片；

10、第一～第四金屬片之間設(shè)置有橫向、縱向交叉的十字形間隙，中間矩形金屬片設(shè)置于縱向間隙內(nèi)稱為第五矩形金屬片。

11、進(jìn)一步地，第一扇形金屬片的圓弧兩端分別切去第一～第二矩形角，第二扇形金屬片的圓弧兩端分別切去第三～第四矩形角，第三扇形金屬片的圓弧兩端分別切去第五～第六矩形角，第四扇形金屬片的圓弧兩端分別切去第七～第八矩形角；

12、在第一～第四扇形金屬片分別蝕刻第一～第四l型縫隙和第一～第四金屬通孔；

13、在第五矩形金屬片的靠下位置蝕刻第五金屬通孔。

14、進(jìn)一步地，第一組金屬片中的第一～第四金屬通孔為第一組金屬通孔，第二組～第四組金屬片中扇形金屬片上的金屬通孔分別為第二～第四組金屬通孔；

15、第一組～第四組金屬片中矩形金屬片上的金屬通孔依次為第五～第八金屬通孔；

16、第一組～第四組金屬通孔連接上層金屬貼片和中間層金屬貼片，第五～第八金屬通孔連接上層金屬貼片和下層金屬貼片。

17、進(jìn)一步地，中間層金屬貼片刻蝕二十個(gè)圓形縫隙，第一組～第四組金屬通孔貫穿中間層金屬貼片形成16個(gè)圓形縫隙，第五～第八金屬通孔正投影位置刻蝕第五～第八圓形縫隙；

18、第五～第八圓形縫隙的半徑大于第五～第八金屬通孔的半徑，且圓形縫隙與對(duì)應(yīng)位置金屬通孔的圓心位置相同。

19、進(jìn)一步地，所述下層金屬貼片是由微帶線組成的1分4功分器，該1分4功分器整體由8部分組成，分別是第六金屬片、第七金屬片、第八金屬片、第九金屬片、第十金屬片、第十一金屬片、第十二金屬片和第十三金屬片；

20、第六金屬片一端連接能量輸入口，另一端經(jīng)過第七金屬片分支為第八金屬片、第九金屬片；

21、所述第八金屬片和第九金屬片結(jié)構(gòu)完全相同且上下對(duì)稱，第八金屬片由下矩形金屬片和上矩形金屬片組成，下矩形金屬片的左下角刻蝕第一三角形；第九金屬片由上矩形金屬片和下矩形金屬片組成，左上角刻蝕第二三角形；

22、第十金屬片、第十一金屬片、第十二金屬片和第十三金屬片結(jié)構(gòu)完全相同，其中第十金屬片和第十一金屬片左右對(duì)稱，第十二金屬片和第十三金屬片左右對(duì)稱；

23、第十金屬片由第一右矩形金屬片和第一左矩形金屬片組成，第一右矩形金屬片右上角刻蝕第三三角形，第一左矩形金屬片左上角刻蝕第四三角形，左下角刻蝕第五金屬通孔；第十一金屬片由第二左矩形金屬片和第二右矩形金屬片組成，第二左矩形金屬片左上角刻蝕第五三角形，第二右矩形金屬片右上角刻蝕第六三角形，右下角刻蝕第六金屬通孔；第十二金屬片由第三右矩形金屬片和第三左矩形金屬片組成，第三右矩形金屬片右下角刻蝕第七三角形，第三左矩形金屬片左上角刻蝕第八三角形，左下角刻蝕第七金屬通孔；第十三金屬片由第四左矩形金屬片和第四右矩形金屬片組成，第四左矩形金屬片左下角刻蝕第九三角形，第四右矩形金屬片右上角刻蝕第十三角形，右下角刻蝕第八金屬通孔。

24、進(jìn)一步地，能量由第六金屬片輸入，經(jīng)第七金屬片、第八金屬片和第九金屬片傳輸?shù)降谑谑饘倨?，然后通過第五～第八金屬通孔穿過第五～第八圓形縫隙傳輸?shù)降谝唤M～第四組金屬片向外輻射，中間層金屬貼片為天線和功分器的共用地板，饋線位于下層金屬貼片。

25、進(jìn)一步地，下層金屬貼片不是上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，第八金屬片與第九金屬片呈上下對(duì)稱，第十金屬片與第十一金屬片左右對(duì)稱，第十二金屬片與第十三金屬片左右對(duì)稱，第十金屬片中的第一右矩形金屬片、第十一金屬片中的第二左矩形金屬片和第十二金屬片中的第三右矩形金屬片、第十三金屬片中的第四左矩形金屬片上下對(duì)稱，第十二金屬片中的第三左矩形金屬片、第十三金屬片中的第四右矩形金屬片是由第十金屬片中的第一左矩形金屬片、第十一金屬片中的第二右矩形金屬片向下平移得到的。

26、進(jìn)一步地，上層介質(zhì)基板厚度為1.57mm，下層介質(zhì)基板的厚度為0.254mm，天線的整體高度為1.824mm。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)在扇形金屬片的圓弧兩端分別切去一個(gè)矩形角實(shí)現(xiàn)了寬帶特性，并且刻蝕一個(gè)l形縫隙實(shí)現(xiàn)了濾波性能；(2)通過采用金屬通孔和圓形縫隙過孔饋電的方式，獲得更寬的阻抗帶寬；(3)采用微帶線組成的一分四功分器，使天線實(shí)現(xiàn)了高增益性能，具有穩(wěn)定的輻射模式，并且輻射方向更集中。