[发明专利]双极化滤波贴片天线

说明书

本发明公开了一种双极化滤波贴片天线，包括金属贴片、顶层介质基板、中间金属片、底层介质基板、金属大地，金属贴片上开设有四个槽，中间金属片、底层介质基板、金属大地形成的整体结构还开设有多个金属化过孔以构成基片集成谐振腔；金属大地的两侧分别设置有共面波导馈线，馈线将信号馈入腔中激励出一对正交简并模，再通过中间金属片上的十字槽后与金属贴片上的一对正交简并模分别进行耦合，使天线在两个极化上均获得二阶滤波响应且具有极化隔离特性，天线在两个极化上性能一致，结构简化，改变四个槽的长度与位置可改变两个极化上需要的外部品质因数，与馈线并联的终端短路的等长耦合线能在通带两端各产生一个辐射零点以提高天线的频率选择性。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双极化滤波贴片天线。

背景技术

滤波贴片天线因其功能多，集成度高，成本低，总效率高等特点而被广泛应用于无线通信系统中。对于滤波贴片天线，目前报道了诸多设计方式。一种是通过使用层叠贴片结构引入辐射零点来实现天线滤波性能，这种方法能得到较高的天线增益，但其设计过程复杂且难以实现多阶滤波响应。另一种方法是采用匹配结构将滤波器与贴片天线集成设计形成滤波贴片天线，此方法可获得多阶滤波响应但其体积大，效率低。而利用天线取代滤波器最后一阶谐振器的方式得到的滤波贴片天线在一定程度上能同时兼顾效率，多阶滤波响应，增益与设计复杂度。但目前报道的大多数滤波贴片天线都是单极化设计。

双极化设计相较于单极化设计而言，能提供更大信道容量，降低系统安装成本，提高系统可靠性。目前已报道的双极化滤波贴片天线较少，主要有两种。一种是采用正交H形馈电结构的层叠贴片天线，其能在两个极化上均引入辐射零点来实现滤波响应，其端口隔离值可达35dB，但两个极化上对应的性能一致性较差。另一种是由两个微带谐振器分别与一片金属贴片的两个正交模式耦合得到双极化滤波贴片天线，两个极化上的性能一致性较好，且端口隔离值为32dB。然而该类天线缺乏双极化外部品质因数的调控手段，当带宽要求变化时，品质因数不能随之进行有效调控。

简而言之，现有的各种双极化滤波贴片天线的问题总结有以下几个方面：1)在两个极化上性能一致性较差；2)在两个极化上分别使用谐振器，增加了结构的复杂度；3)缺乏双极化所需外部品质因数的调控方法；4)端口隔离度有待进一步提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种双极化滤波贴片天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双极化滤波贴片天线，包括从上至下层叠设置的：方形金属贴片、顶层介质基板、中间金属片、底层介质基板、金属大地，所述方形金属贴片上开设有关于其中心对称分布的四个槽，所述四个槽分别平行于所述金属贴片四边；所述中间金属片、底层介质基板、金属大地形成的整体结构还开设有环绕该整体结构的中心呈方形排布且自上而下贯穿所述整体结构的多个金属化过孔，以构成一个方形基片集成谐振腔；所述金属大地的相邻的两侧分别设置有共面波导馈线，用于将信号馈入所述方形基片集成谐振腔中从而激励出一对正交简并模；所述中间金属片的中心开设有十字槽，以便所述方形基片集成谐振腔内的正交简并模通过后与方形金属贴片上的一对正交简并模分别进行耦合。

在本发明所述的双极化滤波贴片天线中，方形金属贴片、顶层介质基板、中间金属片、底层介质基板四者的平面形状均为方形，四者的前后对称面重合且左右对称面重合，所述方形金属贴片的平面尺寸小于所述顶层介质基板。

在本发明所述的双极化滤波贴片天线中，所述金属大地的相邻的两侧还设置有与所述馈线并联且终端短路的等长耦合线，所述等长耦合线由一对等长的条带构成。

在本发明所述的双极化滤波贴片天线中，所述金属大地为覆盖所述底层介质基板底部的方形金属层，且方形金属层的相邻的两侧均开设有一缺口，所述馈线和所述等长耦合线均位于所述缺口内，所述馈线的终端与金属大地连接，所述等长耦合线的其中一根条带的首端与所述馈线的腰部连接，所述等长耦合线的另一根条带的终端与金属大地连接。