一种增益带陷特性滤波天线的制作方法

本发明涉及一种增益带陷特性滤波天线，属于微波技术领域。

背景技术：

无线通信技术的迅速发展，对现代微波和无线通信系统提出了更高的要求，需要构成系统的各部分器件紧凑，低成本、低功耗而且更为重要的是能够不受周围环境的影响。

宽频化设计已成为天线设计的一个热门领域。在移动通信系统中，无线通信的信道容量越来越大、传输速率越来越高、服务方式也越来越灵活。同时，越来越多满足不同需求的电子设备集中于同一载体，形成了复杂的电磁环境，不同天线之间的相互干扰降低了天线性能。因此发展宽带有着很广泛的应用前景和重大的现实意义。天线和滤波器是无线通信前端最常见也是最重要的设备,其性能的好坏直接影响整个无线通信系统。将天线和滤波器进行一体化设计，形成滤波天线（filteringantenna），在实现辐射和滤波的同时，减小射频设备的尺寸和重量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种增益带陷特性滤波天线，利用偶次辐射模式在宽边方向上的辐射零点特性，实现天线的增益陷波功能，同时通过引入第一扰动枝节和第二扰动枝节，实现奇、偶阶本征辐射模的激发与聚合，获得连续的阻抗频响特性。

本发明采用单个辐射器中的多个辐射模，实现连续阻抗带宽内的空间滤波特性，与上述各种陷波天线设计方法完全不同。利用这种原理，有望通过调整单个辐射器中的多个辐射模，控制部分模式的激发和抑制程度，即可灵活调控辐射零点和最大点的指向，而无需借助天线单元组阵的方法来改变波束指向。这种设计方法复杂度低，有利用于解决小型设备中的波束可重构天线设计问题，同时在不附加额外谐振器和寄生单元的前提下，通过调控天线固有辐射模式来实现滤波功能。通过引入第一扰动枝节和第二扰动枝节，实现奇、偶阶本征辐射模的激发与聚合，获得连续的阻抗频响特性。在保持天线阻抗频响连续的情况下，利用偶次辐射模在宽边方向形成辐射零点的特性，实现天线在该方向上的增益陷波功能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种增益带陷特性滤波天线，包括圆形介质基板、槽线、第一扰动枝节、第二扰动枝节、微带线；

槽线、第一扰动枝节、第二扰动枝节均设置在介质基板的上表面，其中：槽线呈与介质基板同圆心的圆弧形；第一扰动枝节、第二扰动枝节分别与槽线相交且垂直于槽线的切线，第一扰动枝节、第二扰动枝节关于槽线的中轴线对称；第一扰动枝节、第二扰动枝节的延长线均通过介质基板的圆心；

微带线设置在介质基板的下表面，其在介质基板上表面的投影在第一扰动枝节、第二扰动枝节之间，且与槽线相交；

介质基板上还设置有一个金属过孔，该金属过孔在槽线与介质基板的圆心之间，且与微带线靠近介质基板圆心的一端相连。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一扰动枝节、第二扰动枝节之间呈70°到110°角。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一扰动枝节、第二扰动枝节远离介质基板圆心的一端到槽线的距离均三分之一到二分之一个工作波长。

作为本发明的进一步优化方案，所述微带线与槽线的中轴线之间呈0°到30°角。

作为本发明的进一步优化方案，所述槽线的长度为1.10到1.75个工作波长。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一扰动枝节远离圆心的端点与第二扰动枝节远离圆心的端点之间的距离为三分之二到一个工作波长。

作为本发明的进一步优化方案，介质基板的介电常数为1到20。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明一种增益带陷特性滤波天线，结构简单，成本低廉、利用天线的辐射特性，使天线在不改变辐射特性的基础上，减小损耗、制作工艺简单，并且有着良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的正面结构与参考坐标示意图。

图2是本发明的三维立体示意图与参考坐标示意图。

图3是采用hfss软件计算的天线增益图。

图4是利用hfss软件计算的天线反射系数特性。

图5是利用hfss软件计算的天线方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

对照附图1、图2，本发明公开了一种增益带陷特性滤波天线，包含圆形介质基板1。所述介质基板1的上表面设有槽线2、第一扰动枝节3和第二扰动枝节4；所述槽线2是具有一定宽度的且与介质基板1同圆心的圆弧，本发明中，槽线2的长度为1.10-1.75个工作波长。所述第一扰动枝节3、第二扰动枝节4的形状和尺寸相同，均与槽线2的切线垂直且与槽线2相交；第一扰动枝节3、第二扰动枝节4关于槽线2的中轴线对称。

本发明中，通过引入第一扰动枝节3和第二扰动枝节4，实现奇、偶阶本征辐射模的激发与聚合，获得连续的阻抗频响特性。

本发明中，所述第一扰动枝节3、第二扰动枝节4的远离介质基板1圆心的一端和所述槽线2之间距离为四分之一个波长到二分之一个波长；所述第一扰动枝节3的远离圆心的端点与第二扰动枝节4远离圆心的端点之间的距离为三分之二个波长到一个波长。第一扰动枝节3、第二扰动枝节4之间呈70°到110°角。

所述介质基板1的下表面设有微带线5，所述微带线5在介质基板1上表面的投影在第一扰动枝节3、第二扰动枝节4之间，且与槽线2相交。本发明中，所述微带线5与槽线2的中轴线之间呈0°到30°角。

本发明中，通过改变微带线5与槽线2的中轴线之间的角度范围，控制偶阶本征辐射模的激发程度，同时实现特定频率和角度方向上的增益带陷特性。

所述介质基板1上还设置有一个金属过孔6，该金属过孔6在槽线2与介质基板1的圆心之间，且与微带线5靠近介质基板1圆心的一端相连。

图3是采用hfss软件计算的天线增益，由图3可知，在天线谐振频率的最大辐射方向上，增益可以达到3.7dbi，比较稳定。当第一个偶次辐射模激发后，3.4-4.1ghz频段上的最大增益从3.7dbi下降到-4.06dbi左右，表明出现“陷波”特性。

图4是采用hfss算的天线反射系数特性，由图4可知，该天线激发的多个模式连续覆盖了3.1-4.52ghz频段，中心频率在3.743ghz，具有较大的连续阻抗带宽。

图5是采用hfss算出的天线方向图，由图5可知，该天线利用偶次辐射模在特定方向形成辐射零点的特性，实现天线在该方向上的增益陷波功能，通过改变天线的扰动枝节的长度和位置进而达到辐射零点可变的效果。

综上所述，本发明通过引入第一扰动枝节和第二扰动枝节，实现奇、偶阶本征辐射模的激发与聚合，获得连续的阻抗频响特性。在保持天线阻抗频响连续的情况下，利用偶次辐射模在宽边方向形成辐射零点的特性，实现天线在该方向上的增益陷波功能。同时可以调控天线的辐射模式，通过局部激发偶次辐射模，在保持阻抗频响连续性的条件下，在特定辐射方向形成增益陷波特性，从而实现滤波效果。本发明在宽带天线的基础上进行滤波天线的设计，无需增加额外的滤波器结构和匹配电路，使得天线的结构简单、集成度高，更有利于滤波天线的小型化设计。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。