一种基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线

本发明涉及通信和天线，尤其是一种基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线。

背景技术：

1、天线和滤波器可看作射频前端构架中两个极为重要的组成部分，其搭配的状况将直接影响整个通信系统的服务性能。其中，天线可以在电磁波的空间传播中起到接收和发射的效果。而滤波器的主要特点就是可以将传输信号中不需要的频段亦或是指定频段以外的无效区域进行分离过滤，得到通信设备所需范围的电源信号。利用滤波器的指向性频率选择效果，可以对干扰的噪音信号进行筛除并且对指定的频谱进行系统性地分析。从传统设计的角度，二者在普通天线的射频前端框架中关联性较低，需要分开进行单独的设计，中间需要跨度射频开关、双工器和天线调节开关等器件协同调节，其复杂度和占地空间成本不可估量，滤波器所带来的插入损耗不可避免。因而滤波器和天线的一体化设计将是未来行业发展趋势，众多学者、科研人员和研发单位将这种新兴的融合一体化设计产物称之为滤波天线。

2、滤波天线兼具了传统天线稳定的带内辐射功能以及滤波器带外抑制、消除杂波的能力，可以使得整个射频前端架构的复杂性和体积尺寸大大降低，有利于实现通信系统的小型化和高集成化。天线业务与滤波器的协同效应越明显，通信系统性能的提升度也就越高，应用前景也就会越发的清晰。

3、短路探针与缝隙设计在通带旁引入辐射零点，抑制近阻带内的辐射，从而实现带通滤波响应。迄今为止，基于这种融合方法设计的圆极化滤波天线数量很有限，这是因为采用融合设计时，实现滤波和圆极化性能时相对困难。截止到目前，要设计一款不需要额外的滤波电路或网络，并且结构简单的圆极化滤波天线仍然是一个具有相当大的挑战性。

技术实现思路

1、为解决滤波天线尺寸相对大且内部插入损耗相对高的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有较宽的轴比带宽，稳定性强，未引入额外的滤波电路，天线结构简单的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，包括自上而下依次水平布置的第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板，第一介质基板的下表面设置辐射贴片，第二介质基板的上表面设置切角辐射贴片，第三介质基板的上表面设置缝隙贴片，在缝隙贴片的中心开设双y缝隙，第三介质基板的下表面设置微带馈线，第四介质基板的上表面设置反射贴片，短路探针夹置在第二介质基板与第三介质基板之间。

3、所述第二介质基板上开设可供短路探针穿过的第一通孔，第三介质基板上开设可供短路探针穿过的第二通孔，短路探针的长度方向与第二介质基板、第三介质基板的板面垂直，短路探针的上端抵靠在切角辐射贴片的下表面，短路探针的下端抵靠在微带馈线的上表面。

4、所述辐射贴片的形状为正方形，所述切角辐射贴片的形状大致为正方形，其右上角和左下角沿y轴顺时针45°进行切角，所述y轴为横轴；反射贴片的形状为正方形；所述双y缝隙由两个大致呈y形的槽末端拼接而成，两个y形的槽的末端在一条直线上，且该直线与y轴之间有50°的夹角。

5、所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板均采用f4b材料，介电常数为2.65；第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板的板面均为正方形，且三者大小相同，第四介质基板、反射贴片的板面均为正方形，且第四介质基板的大小小于第一介质基板，第四介质基板的板面与反射贴片的板面大小相同。

6、所述反射贴片、辐射贴片、切角辐射贴片、缝隙贴片、短路探针和微带馈线均采用金属铜。

7、所述辐射贴片、切角辐射贴片、短路探针、双y缝隙、缝隙贴片与反射贴片位于同一中心线上。

8、由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，本发明的天线结构简单，没有额外的滤波电路但实现了很好的滤波效果；第二，本发明中天线具有较宽的阻抗带宽，且两个辐射零点可调控；第三，本发明的天线轴比带宽相对于已有的无额外滤波电路的圆极化滤波天线结构来说更宽。

技术特征：

1.一种基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：包括自上而下依次水平布置的第一介质基板(1)、第二介质基板(3)、第三介质基板(6)和第四介质基板(11)，第一介质基板(1)的下表面设置辐射贴片(2)，第二介质基板(3)的上表面设置切角辐射贴片(4)，第三介质基板(6)的上表面设置缝隙贴片(9)，在缝隙贴片(9)的中心开设双y缝隙(8)，第三介质基板(6)的下表面设置微带馈线(7)，第四介质基板(11)的上表面设置反射贴片(10)，短路探针(5)夹置在第二介质基板(3)与第三介质基板(6)之间。

2.根据权利要求1所述的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：所述第二介质基板(3)上开设可供短路探针(5)穿过的第一通孔，第三介质基板(6)上开设可供短路探针(5)穿过的第二通孔(12)，短路探针(5)的长度方向与第二介质基板(3)、第三介质基板(6)的板面垂直，短路探针(5)的上端抵靠在切角辐射贴片(4)的下表面，短路探针(5)的下端抵靠在微带馈线(7)的上表面。

3.根据权利要求1所述的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：所述辐射贴片(2)的形状为正方形，所述切角辐射贴片(4)的形状大致为正方形，其右上角和左下角沿y轴顺时针45°进行切角，所述y轴为横轴；反射贴片(10)的形状为正方形；所述双y缝隙(8)由两个大致呈y形的槽末端拼接而成，两个y形的槽的末端在一条直线上，且该直线与y轴之间有50°的夹角。

4.根据权利要求1所述的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：所述第一介质基板(1)、第二介质基板(3)、第三介质基板(6)和第四介质基板(11)均采用f4b材料，介电常数为2.65；第一介质基板(1)、第二介质基板(3)、第三介质基板(6)的板面均为正方形，且三者大小相同，第四介质基板(11)、反射贴片(10)的板面均为正方形，且第四介质基板(11)的大小小于第一介质基板(1)，第四介质基板(11)的板面与反射贴片(10)的板面大小相同。

5.根据权利要求1所述的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：所述反射贴片(10)、辐射贴片(2)、切角辐射贴片(4)、缝隙贴片(9)、短路探针(5)和微带馈线(7)均采用金属铜。

6.根据权利要求1所述的基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，其特征在于：所述辐射贴片(2)、切角辐射贴片(4)、短路探针(5)、双y缝隙(8)、缝隙贴片(9)与反射贴片(10)位于同一中心线上。

技术总结
本发明涉及一种基于叠层结构的宽带圆极化滤波天线，包括自上而下依次水平布置的第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板，第一介质基板的下表面设置辐射贴片，第二介质基板的上表面设置切角辐射贴片，第三介质基板的上表面设置缝隙贴片，在缝隙贴片的中心开设双Y缝隙，第三介质基板的下表面设置微带馈线，第四介质基板的上表面设置反射贴片，短路探针夹置在第二介质基板与第三介质基板之间。本发明的天线结构简单，没有额外的滤波电路但实现了很好的滤波效果；本发明中天线具有较宽的阻抗带宽，且两个辐射零点可调控；本发明的天线轴比带宽相对于已有的无额外滤波电路的圆极化滤波天线结构来说更宽。

技术研发人员：程光尚,周健,黄志祥,杨利霞
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17