本發(fā)明涉及天線的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種三頻濾波微帶縫隙天線。

背景技術(shù)：

隨著近年來(lái)無(wú)線通信的高速發(fā)展，濾波天線由于其將濾波器和天線集成一體化的設(shè)計(jì)而受到廣大關(guān)注。通過(guò)將天線作為濾波器的最后一階諧振器，在獲得具有濾波響應(yīng)的反射系數(shù)的同時(shí)，濾波天線的增益也將具有選擇性。這種濾波天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)的濾波器通過(guò)傳輸線級(jí)聯(lián)天線的設(shè)計(jì)，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的阻抗失配問(wèn)題，并且減小的系統(tǒng)的整體尺寸。

現(xiàn)今大部分關(guān)于濾波天線的研究都是基于單頻天線，雙頻濾波天線則少之又少，三頻及以上則基本處于空白階段。

對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行調(diào)查了解，具體如下：

2017年，xiuyinzhang等人在"ieeetreansactionsonantennasandpropagation"上發(fā)表題為"low‐profiledual‐bandfilteringpatchantennaanditsapplicationtoltemimosystem"，文中通過(guò)多模諧振器激勵(lì)兩塊嵌套的貼片，設(shè)計(jì)了一款雙頻濾波貼片天線并且將其應(yīng)用到了mimo系統(tǒng)之中。天線實(shí)現(xiàn)了良好的濾波效果和輻射特性。

2017年，maochun‐xu等人在"ieeetreansactionsonantennasandpropagation"上發(fā)表題為"ashared‐aperturedual‐banddual‐polarizedfiltering‐antenna‐arraywithimprovedfrequencyresponse"，設(shè)計(jì)了一款基于雙層板結(jié)構(gòu)的雙頻濾波貼片天線，天線實(shí)現(xiàn)了良好的端射特性和濾波特性。

總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)今關(guān)于濾波天線的研究日新月異，但是關(guān)于多頻濾波天線的研究卻很少。本文設(shè)計(jì)了一種新型的三頻濾波微帶縫隙天線。該天線具有低剖面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，低成本，選擇性強(qiáng)的特性，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，提出了一種三頻濾波微帶縫隙天線，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的濾波特性和輻射特性，具有設(shè)計(jì)靈活、低剖面、成本低、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種三頻濾波微帶縫隙天線，包括介質(zhì)基板及制作于該介質(zhì)基板上的輸入端口、十字形諧振器、具有二分之一波長(zhǎng)的第一開(kāi)路諧振器、具有二分之一波長(zhǎng)的第二開(kāi)路諧振器及開(kāi)有縫隙的開(kāi)槽地板，其中，所述第一開(kāi)路諧振器、第二開(kāi)路諧振器分別加載在開(kāi)槽地板的縫隙上來(lái)獲得三頻輻射特性，所述輸入端口的饋線加載在十字形諧振器上，再通過(guò)該十字形諧振器激勵(lì)開(kāi)槽地板上的縫隙來(lái)獲得三頻濾波效果。

所述十字形諧振器連接有短路柱。

所述十字形諧振器在三個(gè)頻率諧振，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)工作頻率。

所述第一開(kāi)路諧振器、第二開(kāi)路諧振器、十字形諧振器均采用折彎結(jié)構(gòu)來(lái)減小尺寸。

所述縫隙為矩形縫隙。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

1、通過(guò)使用十字形諧振器激勵(lì)三頻縫隙天線，實(shí)現(xiàn)了三頻濾波特性，提高了系統(tǒng)的信噪比。

2、由于諧振器和縫隙之間的交叉耦合，在增益曲線上有限頻率位置處產(chǎn)生了輻射零點(diǎn)，提高了濾波天線的選擇性。

3、本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，帶外選擇性良好，濾波特性好，易加工的特點(diǎn)。

4、由于本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線為微帶結(jié)構(gòu)，重量輕、成本低、適合工業(yè)批量生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線的垂直方向天線增益和s參數(shù)的仿真結(jié)果。

圖3為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線的輻射效率仿真曲線。

圖4a為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線在2.4ghz處的輻射方向圖(h面和e面)仿真結(jié)果之一。

圖4b為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線在3.5ghz處的輻射方向圖(h面和e面)仿真結(jié)果之二。

圖4c為本發(fā)明的三頻濾波微帶縫隙天線在5.2ghz處的輻射方向圖(h面和e面)仿真結(jié)果之三。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例所提供的三頻濾波微帶縫隙天線，包括介質(zhì)基板1及制作于該介質(zhì)基板1上的輸入端口2、具有二分之一波長(zhǎng)的第一開(kāi)路諧振器3、具有二分之一波長(zhǎng)的第二開(kāi)路諧振器4、十字形諧振器5及開(kāi)有矩形縫隙7的開(kāi)槽地板，其中，所述第一開(kāi)路諧振器3、第二開(kāi)路諧振器4分別加載在開(kāi)槽地板的矩形縫隙7上來(lái)獲得三頻輻射特性，所述輸入端口2的饋線加載在十字形諧振器5上，再通過(guò)該十字形諧振器5激勵(lì)開(kāi)槽地板上的矩形縫隙來(lái)獲得三頻濾波效果；所述十字形諧振器5連接有短路柱6，該十字形諧振器5在三個(gè)頻率諧振，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)工作頻率。為了減小整體尺寸，第一開(kāi)路諧振器3、第二開(kāi)路諧振器4、十字形諧振器5均進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膹澱邸Ｍㄟ^(guò)仿真優(yōu)化第一開(kāi)路諧振器3、第二開(kāi)路諧振器4的長(zhǎng)度和位置以及矩形縫隙7的尺寸，可以使縫隙天線工作在2.4ghz、3.5ghz和5.2ghz處，十字形諧振器5分別在2.4ghz、3.5ghz和5.2ghz處諧振。端口耦合采用插指型結(jié)構(gòu)已獲得足夠的端耦合。設(shè)計(jì)中輸入端口2為50歐姆的阻抗匹配。

參見(jiàn)圖2所示，顯示了本實(shí)施例上述三頻濾波微帶縫隙天線的s參數(shù)和垂直方向上的天線增益的仿真結(jié)果。從圖中可以看到，天線在三個(gè)通帶內(nèi)均達(dá)到了很好的阻抗匹配，同時(shí)由于輻射零點(diǎn)的出現(xiàn)，增益曲線也顯示出很好的選擇性，具有很高的帶外衰減。三個(gè)通帶內(nèi)天線最大增益分別為0.1dbi，0.7dbi，1.5dbi。

參見(jiàn)圖3所示，顯示了本實(shí)施例上述三頻濾波微帶縫隙天線的輻射效率仿真曲線。從圖中可以看到，在通帶內(nèi)輻射效率均達(dá)到了70％以上。

參見(jiàn)圖4a、4b、4c所示，分別顯示了本實(shí)施例上述三頻濾波微帶縫隙天線在2.4ghz、3.5ghz和5.2ghz處的輻射方向仿真結(jié)果。從圖中可以看到，在每個(gè)通帶內(nèi)都能獲得很好的全向輻射特性。

以上所述實(shí)施例只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種三頻濾波微帶縫隙天線，包括介質(zhì)基板及制作于該介質(zhì)基板上的輸入端口、十字形諧振器、具有二分之一波長(zhǎng)的第一開(kāi)路諧振器、具有二分之一波長(zhǎng)的第二開(kāi)路諧振器及開(kāi)有縫隙的開(kāi)槽地板，其中，所述第一開(kāi)路諧振器、第二開(kāi)路諧振器分別加載在開(kāi)槽地板的縫隙上來(lái)獲得三頻輻射特性，所述輸入端口的饋線加載在十字形諧振器上，再通過(guò)該十字形諧振器激勵(lì)開(kāi)槽地板上的縫隙來(lái)獲得三頻濾波效果。本發(fā)明天線能夠?qū)崿F(xiàn)很好的濾波特性和輻射特性，具有設(shè)計(jì)靈活、低剖面、成本低、高選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：錢(qián)建鋒;陳付昌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.03
技術(shù)公布日：2017.09.29