[发明专利]谐波抑制天线在审

专利信息
申请号: 201510530628.7 申请日: 2015-08-26
公开(公告)号: CN105140645A 公开(公告)日: 2015-12-09
发明(设计)人: 潘锦;谢姜陵;米伟;吕原 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H01Q1/50 分类号: H01Q1/50;H01Q1/38;H01Q13/08
代理公司: 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232 代理人: 敖欢;葛启函
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 谐波 抑制 天线
【说明书】:

技术领域

发明涉及电子技术领域,特别涉及一种具有10次以上谐波抑制能力的谐波抑制天线。

背景技术

天线是现代微波通信系统中不可或缺的器件。由于天线前端往往含有放大器、混频器等非线性器件,从而会产生大量的谐波分量。如果天线不具备谐波抑制的功能,则谐波能量会通过天线发射出去,会造成严重的电磁干扰;或者谐波能量通过接收天线进入系统,造成系统性能恶化。

随着现代电子技术的发展,已有研究者针对上述问题提出了一些解决方案。从方法上分为两类:其一是设计具有超宽上阻带的滤波器滤除谐波能量再级联天线;其二是将滤波器和天线在结构上融合设计,使结构在辐射能量的同时起到滤除谐波能量的作用。第一种方法的优势是天线和滤波器可以独立设计,但滤波器的引入往往会伴随着较大的插入损耗,使天线的增益下降。同时,由于天线的输入阻抗为频响函数,天线级联滤波器后,会使滤波器的性能大打折扣,从而成为该方法的主要技术挑战,因此该方法的设计尚未见公开文献报道;第二种方法是将滤波器和天线在结构上融合进行设计使辐射结构同时具有滤波性能,其好处是通过结构互用可望降低系统性插损。但该方法也存在明显的困难,一方面该方法不能实现任意多次的谐波抑制,另一方面,该方法中起滤波作用的辐射结构往往同时会产生较大的交叉极化辐射,从而影响辐射效率。到目前为止,该方法已见报道中具有最好结果的设计发表在2014年文章:“AModifiedCPW-FedSlotDipoleAntennaWithWidebandHarmonicSuppression”中,其谐波抑制能力可以达到2到9次谐波10dB的抑制。但其主极化辐射效率明显下降,相对于缝隙偶极子天线,效率从86%下降到了77%。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足,提出一种结构简单、馈电方便、制作容易、可达10次以上的谐波抑制能力超过10dB的天线。

本发明技术方案如下:

一种谐波抑制天线,包括天线、滤波器,所述天线与滤波器通过金属探针连接,所述滤波器通过同轴线馈电;所述天线包括天线贴片、天线贴片下方的天线介质板,所述滤波器包括滤波器介质板、滤波器介质板下方的滤波器贴片,所述天线介质板和滤波器介质板之间为金属地板,所述滤波器贴片包括一个阶跃阻抗谐振单元、阶跃阻抗谐振单元两端的输入输出微带线和短路支节、位于阶跃阻抗谐振单元中间的开路支节,每个短路支节上各设有一个接地探针。

作为优选方式,滤波器的输入微带线上设有4个开路支节。

作为优选方式,输入微带线的宽度W0=3.12mm,阶跃阻抗谐振单元两端的短路支节的宽度W1=1mm,阶跃阻抗谐振单元的低阻抗宽度W2=4.8mm,阶跃阻抗谐振单元的高阻抗宽度W3=0.3mm,阶跃阻抗谐振单元中间的开路支节的宽度分别为W4=5mm、W5=0.3mm,阶跃阻抗谐振单元两端的短路支节的长度L1=14mm,阶跃阻抗谐振单元的低阻抗长度L2=14mm,阶跃阻抗谐振单元的高阻抗长度L3=18.2mm,阶跃阻抗谐振单元中间的开路支节的长度分别L4=10.5mm、L5=10mm;输入微带线上的4个开路支节的长度分别为L6=8mm,L7=5.5mm,L8=3.8mm,L9=2.7mm。

作为优选方式,所述天线通过在所述天线贴片一角切除或粘贴一方块来实现左旋圆极化。

作为优选方式,所述天线贴片的边长为天线中心频率处的半波长。

作为优选方式,所述金属地板的尺寸ag=bg=75mm,天线介质板的尺寸a=b=40mm,天线贴片尺寸ap=bp=28.25mm,天线贴片切除或粘贴的方块尺寸aq=bq=3.3mm。

作为优选方式,所述金属探针距离天线贴片边缘分别为d1=5.0mm,d2=14.1mm。

阶跃阻抗谐振单元(SIR)为主要谐振结构,其低阻抗线两端用微带线构成输入输出,在SIR的低阻抗线引入若干短路支节,在SIR的高阻抗线引入具有阶梯阻抗特性的开路支节;能量通过50欧姆同轴线首先馈给滤波器,滤波器的超宽上阻带将2到10次谐波的能量都滤除掉,而只允许基波能量通过,其次通过金属探针把滤波器输出端的能量馈给天线,这样就只有基波能量通过天线发射出去,天线接收能量亦然。

本发明的有益效果为:通过引入阶跃阻抗谐振单元(SIR)和开路、短路支节实现超宽上阻带带通滤波器,进而在滤波器输出端端接传统微带天线,得到达到10次甚至更高次谐波抑制的天线,相比传统微带天线,谐波增益下降10dB以上,同时中心频率处的增益、轴比等性能整体不变。

附图说明

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