[发明专利]一种基于矩形同轴线结构的W波段微型滤波器天线

说明书

本发明公开了一种基于矩形同轴线结构的W波段微型滤波器天线，将天线作为滤波器的谐振器嵌套在滤波器中，谐振器包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器，第一谐振器和第二谐振器设置在滤波器的输入端，第三谐振器设置在滤波器的背腔内作为背腔式天线，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间通过矩形同轴线连接用于实现耦合，第一谐振器和第二谐振器之间的矩形同轴线长度为四分之一波长。本发明具有重量轻、线间耦合小、工作带宽大、色散小等优点。

技术领域

本发明属于微波滤波器和天线技术领域，具体涉及一种基于矩形同轴线结构的W波段微型滤波器天线。

背景技术

在微波领域，毫米波器件是现代和未来飞行器载荷中的重要装备之一，其体积小型化、重量轻型化、功能模块化、系统集成化是未来飞行器载荷能力实现质的飞跃的有效途径。目前，毫米波器件常用结构为金属波导结构或平面传输线结构。金属波导结构体积笨重较大，不适用器件的小型化与轻型化；基于平面传输线结构的微波/毫米波部件存在着辐射损耗和插入损耗大、色散效应严重、带宽小等缺点。

为了解决这些问题，需要采用一种新的结构来尽可能的减小器件的体积和重量，把多种功能的微波器件整合在一起，实现系统的集成化、小型化和轻型化。相较于传统结构而言，基于矩形同轴线结构的毫米波器件具有重量轻、线间耦合小、带宽大、色散小等优点，可以用来实现微型微波器件的设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于矩形同轴线结构的W波段微型滤波器天线，。

本发明采用以下技术方案：

一种基于矩形同轴线结构的W波段微型滤波器天线，将天线作为滤波器的谐振器嵌套在滤波器中，谐振器包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器，第一谐振器和第二谐振器设置在滤波器的输入端，第三谐振器设置在滤波器的背腔内作为背腔式天线，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器之间通过矩形同轴线连接用于实现耦合，第一谐振器和第二谐振器之间的矩形同轴线长度为四分之一波长。

具体的，第一谐振器和第二谐振器为横置的半波长矩形同轴线，且终端为短路或开路。

具体的，第三谐振器为E型结构，中间开有两个槽，并在背腔内对称设置两个支柱用于支撑第三谐振器。

具体的，矩形同轴线包括内导体，外导体和填充介质，填充介质为空气，内导体由光刻胶支撑，外导体的表面间隔开有多个矩形通孔。

具体的，第一谐振器的长度为第二谐振器的长度为第一谐振器和第二谐振器之间的长度为f₀为滤波器天线工作的中心频率，c为真空中的光速。

进一步的，假设矩形同轴线的特征导纳为Y_j，谐振单元与耦合器之间的连接位置距离谐振单元一端电长度为θ₁，距离另一端电长度为θ₂，第j个谐振器总的输入导纳和谐振器电纳斜率参数的关系为：

其中，j＝1，2，...，θ₁+θ₂＝π，w₀为滤波器天线工作的中心角频率，w为角频率变量。

进一步的，短路情况下终端负载Z_L＝0，对应的谐振器一端输入导纳Y_in(i)为：

其中，i＝1,2，f₀为滤波器天线工作的中心频率；第j个谐振器总的输入导纳为：

Y_in＝Y_in(1)+Y_in(2)＝B_j(w)。