[发明专利]单层单馈背腔圆极化滤波天线

说明书

本发明涉及单层单馈背腔圆极化滤波天线。近年来，背腔滤波天线的设计多为多层或者单层多腔结构，虽然能实现较好的滤波特性，但是其复杂的结构阻碍了滤波天线结构紧凑这一优势的进一步扩大。本发明在单层单个基片集成波导腔体中进行了天线和滤波器的一体化设计，利用谐振腔的TM₁₁₀、TM₂₁₀、TM₂₂₀模引入了三个紧挨工作频带的增益零点，获得了优异的选择性。此外，TM₁₂₀、TM₂₁₀和TM₁₀、TM₀₁模的共同作用使本发明的圆极化天线获得了较宽的轴比带宽。总之，本发明的天线具备较好的滤波特性、较宽的带宽、较高的增益，且结构简单易于加工制作。

技术领域

本发明属于无线通信终端的天线技术领域，涉及一种单层单馈背腔圆极化滤波天线，可作为小型化无线收发机射频前端的天线，广泛应用于移动通信、卫星通信以及雷达等无线通信系统中。

背景技术

低剖面、高增益的宽带圆极化天线由于其轻重量、小体积以及能够对抗多路径干扰等优势在现代通信系统中有十分广泛的应用前景。缝隙天线和微带天线由于其平面结构、结构简单、易于集成等优势能让天线具备低剖面的优势，而背腔天线由于能通过抑制表面波来使天线获得较高的增益。此外，基片集成波导技术的发展实现了背腔天线的平面化，进一步降低了天线的剖面。如今，带宽的拓展是上述低剖面、高增益的宽带圆极化天线进一步发展的关键。然而，目前的单馈圆极化背腔天线的工作带宽普遍不超过5％，而多端口的圆极化背腔天线又会增加结构的复杂度。因此。研发宽带单馈圆极化背腔天线是十分有意义的。

近年来，由于贴合紧凑、高效、稳定的无线通信系统发展趋势，多功能器件的研发受到了研究者们的广泛关注。滤波天线作为多功能器件，不仅很好地集成了天线和滤波器的功能还兼具结构紧凑，插入损耗低等优势。因此，滤波天线的研发呈现了逐年加快的趋势。在诸多滤波天线的设计中，高Q值的腔体滤波天线以其更好的选择性和更小的插入损耗而成为了滤波天线的重点研究类型。腔体滤波天线的一般设计思路是将天线作为滤波器的末级谐振器，而遵循这个思路设计出来的滤波天线虽然具有很好的选择性，但同时因为其构造要么是多层结构，要么在用一层中使用多个谐振腔而存在体积较大的问题。因此，若在单层单腔中集成天线和滤波器，滤波天线这种多功能器件的小型化优势将进一步扩大。

综上所述，为了克服腔体滤波天线体积过大以及圆极化背腔天线带宽过窄的问题，本发明提出了单层单腔单馈的背腔圆极化滤波天线。本发明通过结合谐振腔和微带贴片的多个模式，除了使天线具备滤波特性外，还实现了较宽的带宽。值得一提的是，本发明的轴比带宽在单馈单层圆极化天线中是相当可观的。此外，高增益也是该款天线的一个显著优势。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种单层单馈背腔圆极化滤波天线，具体是在单层基片集成波导腔体中进行了天线和滤波器的一体化设计，同时实现了带通滤波器和圆极化辐射器的功能。本发明提出的天线结构简单，只使用了单层介质基板和单个基片集成波导谐振腔，其加工十分简单，制作成本也很低。此外，在结构简单的同时该天线还具有良好的辐射特性，其带宽、增益均十分优良。

实现本发明目的的技术解决方案：

单层单腔单馈的背腔圆极化滤波天线，包括了两个金属面和一个介质基板。

上层金属面M1覆盖在介质基板S的上表面。在上层金属面M1的中心开有一镂空矩形区域，该镂空矩形区域内设有一个切边方形金属贴片P1。切边金属贴片P1与上层金属面M1之间留有环形缝隙P2。

所述的切边方形金属贴片P1为两对边均开有一缺口的方形结构；

作为优选，所述的切边方形金属贴片P1的两缺口与切边金属贴片P1中心位于同一直线上。

作为优选，所述的上层金属面M1，环形缝隙P2与切边金属贴片P1中心重合。