[发明专利]一种基于双缝馈电结构的带宽可重构介质贴片滤波天线

说明书

本发明具体涉及一种基于双缝馈电结构的带宽可重构介质贴片滤波天线，属于无线通信技术领域。本发明的高次模TM₁₁₁为不能被激励和不可辐射的模式，以产生高端零点。使用两个尺寸不同的第一耦合缝隙和第二耦合缝隙来激励介质贴片谐振器，可以直接产生一个低端零点。加载可变电容调节第一耦合缝隙和第二耦合缝隙间距的电长度以实现低端辐射零点和低频谐振点同时可控。高端辐射零点和高频谐振点基本保持不动，从而实现工作带宽的电调谐，这使得所提出的天线无需任何额外电路即可具有良好的选择性。

技术领域

本发明具体涉及一种基于双缝馈电结构的带宽可重构介质贴片滤波天线，属于无线通信技术领域。

背景技术

在传统的通信系统中，天线和滤波器通常设计为两个单独的组件，然后通过匹配的网络连接，这将不可避免地增加系统的体积，从而导致额外的损失和设计的复杂性。为了满足集成化，小型化和低损耗的发展要求，近年来已广泛开发了各种滤波天线。这种天线具有滤波和辐射双重功能，可以有效消除互连匹配网络，实现射频前端电路的小型化。

近年来，可重构天线因具有体积小、功能灵活可变等优点受到广泛关注，其研究方向包括工作频率，辐射方向图，以及极化特性的可重构，以期代替多副非可重构天线，它们在现代无线通信系统中发挥了重要作用。

因为不同的应用通常需要不同的工作带宽，所以带宽可重构的天线更适用于具有频谱感知及通信功能的认知无线电系统。通常通过在天线结构中加载PIN二极管和带通滤波器或一个带有变容二极管的可重构滤波器来实现这种可重构天线。将带通滤波器与天线结构集成到一起来实现可重构与滤波功能的方法虽然可以消除互连匹配网络，但是前人在此方面的设计大多属于级联设计，需要多个谐振器来实现滤波功能，设计较为复杂。

由于具有导体损耗接近零即辐射效率相对较高的优点，介质谐振器滤波天线已经得到了广泛的发展。但是介质谐振器天线比微带贴片天线具有更高的剖面和相对较低的增益。为了解决介质谐振器滤波天线的这些问题，在2013年，研究人员开发了一种准平面介质贴片天线，其在外形，效率和增益方面结合了传统微带贴片天线和介质谐振器天线的优点。另外，由于介质贴片谐振器继承了介质谐振器的多模性质，因此其高次模可用于扩展介质贴片天线的带宽，或用于产生辐射零点。

综上所述，近年来，可重构天线及介质贴片滤波天线受到越来越多的关注，因此，现在急需一款针对介质贴片的可重构滤波天线的设计。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种基于双缝馈电结构的带宽可重构介质贴片滤波天线。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种基于双缝馈电结构的带宽可重构介质贴片滤波天线，包括自下而上依次层叠设置的下介质基板、金属反射地板、上介质基板及介质贴片，所述下介质基板的下表面设有用于耦合馈电的微带馈线；所述微带馈线在金属反射地板上的投影与金属反射地板相重叠的一端为天线输入端；所述金属反射地板的表面刻蚀有位置平行的第一耦合缝隙与第二耦合缝隙；所述第一耦合缝隙的长度小于第二耦合缝隙的长度；所述第一耦合缝隙设置在金属反射地板的中心线上；所述第二耦合缝隙设置在第一耦合缝隙与天线输入端之间；所述第一耦合缝隙与第二耦合缝隙通过刻蚀在金属反射地板表面的一对连接缝隙相连接；所述一对连接缝隙关于微带馈线的中心线对称且平行；所述一对可调电容分别跨接加载在一对连接缝隙上，用以调节第一耦合缝隙与第二耦合缝隙间距的电长度；所述微带馈线在金属反射地板上的投影分别与第一耦合缝隙、第二耦合缝隙垂直相交；所述第一耦合缝隙与第二耦合缝隙均关于微带馈线的中心线对称；所述介质贴片和上介质基板堆叠构成天线的介质贴片谐振器；所述第一耦合缝隙与第二耦合缝隙，用于介质贴片谐振器和微带馈线之间的孔径耦合。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述可调电容用于调节第一耦合缝隙与第二耦合缝隙间距的电长度，同时对滤波天线的低端辐射零点和低频谐振点进行有效控制，实现对滤波天线工作带宽的电调谐。