一种三频滤波微带缝隙天线的制作方法

本实用新型涉及天线的技术领域，尤其是指一种三频滤波微带缝隙天线。

背景技术：

随着近年来无线通信的高速发展，滤波天线由于其将滤波器和天线集成一体化的设计而受到广大关注。通过将天线作为滤波器的最后一阶谐振器，在获得具有滤波响应的反射系数的同时，滤波天线的增益也将具有选择性。这种滤波天线结构相对于传统的滤波器通过传输线级联天线的设计，避免了传统设计中的阻抗失配问题，并且减小的系统的整体尺寸。

现今大部分关于滤波天线的研究都是基于单频天线，双频滤波天线则少之又少，三频及以上则基本处于空白阶段。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

2017年，Xiu Yin Zhang等人在"IEEE TREANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION"上发表题为"Low‐Profile Dual‐Band Filtering Patch Antenna and Its Application to LTE MIMO System"，文中通过多模谐振器激励两块嵌套的贴片，设计了一款双频滤波贴片天线并且将其应用到了MIMO系统之中。天线实现了良好的滤波效果和辐射特性。

2017年，Mao Chun‐Xu等人在"IEEE TREANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION"上发表题为"A Shared‐Aperture Dual‐Band Dual‐Polarized Filtering‐Antenna‐Array With Improved Frequency Response"，设计了一款基于双层板结构的双频滤波贴片天线，天线实现了良好的端射特性和滤波特性。

总的来说，现今关于滤波天线的研究日新月异，但是关于多频滤波天线的研究却很少。本文设计了一种新型的三频滤波微带缝隙天线。该天线具有低剖面，结构简单，易加工，低成本，选择性强的特性，具有很高的应用价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出了一种三频滤波微带缝隙天线，能够实现很好的滤波特性和辐射特性，具有设计灵活、低剖面、成本低、高选择性等优点。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种三频滤波微带缝隙天线，包括介质基板及制作于该介质基板上的输入端口、十字形谐振器、具有二分之一波长的第一开路谐振器、具有二分之一波长的第二开路谐振器及开有缝隙的开槽地板，其中，所述第一开路谐振器、第二开路谐振器分别加载在开槽地板的缝隙上来获得三频辐射特性，所述输入端口的馈线加载在十字形谐振器上，再通过该十字形谐振器激励开槽地板上的缝隙来获得三频滤波效果。

所述十字形谐振器连接有短路柱。

所述十字形谐振器在三个频率谐振，分别对应三个工作频率。

所述第一开路谐振器、第二开路谐振器、十字形谐振器均采用折弯结构来减小尺寸。

所述缝隙为矩形缝隙。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、通过使用十字形谐振器激励三频缝隙天线，实现了三频滤波特性，提高了系统的信噪比。

2、由于谐振器和缝隙之间的交叉耦合，在增益曲线上有限频率位置处产生了辐射零点，提高了滤波天线的选择性。

3、本实用新型的三频滤波微带缝隙天线具有设计简单，带外选择性良好，滤波特性好，易加工的特点。

4、由于本实用新型的三频滤波微带缝隙天线为微带结构，重量轻、成本低、适合工业批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线的结构示意图。

图2为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线的垂直方向天线增益和S参数的仿真结果。

图3为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线的辐射效率仿真曲线。

图4a为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线在2.4GHz处的辐射方向图(H面和E面)仿真结果之一。

图4b为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线在3.5GHz处的辐射方向图(H面和E面)仿真结果之二。

图4c为本实用新型的三频滤波微带缝隙天线在5.2GHz处的辐射方向图(H面和E面)仿真结果之三。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

参见图1所示，本实施例所提供的三频滤波微带缝隙天线，包括介质基板1及制作于该介质基板1上的输入端口2、具有二分之一波长的第一开路谐振器3、具有二分之一波长的第二开路谐振器4、十字形谐振器5及开有矩形缝隙7的开槽地板，其中，所述第一开路谐振器3、第二开路谐振器4分别加载在开槽地板的矩形缝隙7上来获得三频辐射特性，所述输入端口2的馈线加载在十字形谐振器5上，再通过该十字形谐振器5激励开槽地板上的矩形缝隙来获得三频滤波效果；所述十字形谐振器5连接有短路柱6，该十字形谐振器5在三个频率谐振，分别对应三个工作频率。为了减小整体尺寸，第一开路谐振器3、第二开路谐振器4、十字形谐振器5均进行了适当的弯折。通过仿真优化第一开路谐振器3、第二开路谐振器4的长度和位置以及矩形缝隙7的尺寸，可以使缝隙天线工作在2.4GHz、3.5GHz和5.2GHz处，十字形谐振器5分别在2.4GHz、3.5GHz和5.2GHz处谐振。端口耦合采用插指型结构已获得足够的端耦合。设计中输入端口2为50欧姆的阻抗匹配。

参见图2所示，显示了本实施例上述三频滤波微带缝隙天线的S参数和垂直方向上的天线增益的仿真结果。从图中可以看到，天线在三个通带内均达到了很好的阻抗匹配，同时由于辐射零点的出现，增益曲线也显示出很好的选择性，具有很高的带外衰减。三个通带内天线最大增益分别为0.1dBi，0.7dBi，1.5dBi。

参见图3所示，显示了本实施例上述三频滤波微带缝隙天线的辐射效率仿真曲线。从图中可以看到，在通带内辐射效率均达到了70％以上。

参见图4a、4b、4c所示，分别显示了本实施例上述三频滤波微带缝隙天线在2.4GHz、3.5GHz和5.2GHz处的辐射方向仿真结果。从图中可以看到，在每个通带内都能获得很好的全向辐射特性。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。