[发明专利]一种宽带圆极化的滤波混合天线

说明书

本发明公开一种宽带圆极化的滤波混合天线，包括：接地板，介质基板，倒L型金属条，介质容器，微带馈线，C型微带枝节，U型槽，“十”字交叉槽。所述倒L型金属通过旋转放置在金属地上，构造了四个旋转对称的二分之一波长的水平电流，实现了圆极化特性。所述介质容器内部注入介质液体乙酸乙酯，通过交叉槽耦合馈电，实现圆极化介质谐振器天线。本发明通过在微带线上设计一个U型槽和C型微带枝节引入两个辐射零点，从而在无需额外电路的情况下实现滤波功能。因此，本发明将液体和固体材料结合实现了一个宽带圆极化滤波天线。该混合型天线结构简单，具有良好的圆极化性能和滤波响应，在无线通信领域具有巨大的发展前景。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种宽带圆极化的滤波混合天线，具体是一种用液体与固体材料构造的宽带圆极化滤波混合天线。

背景技术

随着现代通信的发展，低功耗、高集成度、多功能成为一种发展趋势。作为射频前端的两个重要器件：天线和滤波器，在传统的设计中是先分别独立设计，再通过匹配电路将二者进行级联。独立设计再级联的方法易引起阻抗失配问题，同时增加了整体前端尺寸，且滤波器的损耗不可避免，降低了天线的辐射性能。为了避免这些问题，研究者们提出将天线和滤波器协同设计在一个模块中，即滤波天线。这种设计有效的降低了射频前端的尺寸和损耗，提高了整体性能。

相比于线性极化(LP)天线，圆极化(CP)天线本身具有抗多径干扰的特性，被广泛应用于射频识别(RFID)系统、全球定位系统、卫星通信/导航系统等各类移动通信系统中。从馈电方式上来看，实现圆极化天线的方法主要分为单馈法和多馈法，通过激励起两个幅度相等，相位差为90°的正交模来实现圆极化特性。单馈圆极化天线由于其加工简单，成本低廉，受到普遍关注，但是轴比带宽较窄，已不能满足现如今无线通信系统的大容量、高速率的需求。为了提高带宽，研究者们研究了一些拓宽带宽的技术，例如加载寄生单元或缝隙，激励新的谐振点或者高次模来拓宽带宽。

目前，已经报道了许多种液体天线，包括海水单极子天线、液体介质贴片天线、液体介质谐振器天线等。应用最广泛的液体材料是水，主要是因为水的成本低、易于获得。但随着频率增大，水的损耗也增大，为了更好的辐射性能通常应用在低频段(f2GHz)，且液态水对温度很敏感，当温度低于0℃，变成固体冰，电磁特性和物理尺寸都会受到改变。而乙酸乙酯是一种液态有机溶剂，其相对介电常数约为7，损耗正切0.04。在热效应方面，乙酸乙酯性能稳定，其冰点低于-20℃。因此，利用乙酸乙酯制作的液体介质天线也将在未来的无线通信系统中发挥重要作用。

综上可见，克服现有单馈圆极化天线带宽窄的问题，利用新型液体材料研究一种多功能宽带透明的滤波天线具有巨大的发展前景。

发明内容

本发明的目的是针对克服现有技术的不足，提出一种辐射效率高、带宽宽、结构简单的圆极化滤波天线。该天线在工作频率覆盖1.37GHz～2.05GHz，具有稳定的增益和较宽的圆极化带宽，且不需要额外的滤波电路即可实现带通滤波的功能。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种宽带圆极化滤波混合天线，包括：

介质基板；

金属地板，位于介质基板上方；

微带馈线，位于介质基板下方；

C型微带枝节，位于介质基板下方；

介质容器，位于介质基板上方，用于盛放介质液体；

呈中心对称的四个不接触的倒L型金属条，位于介质容器四周且不与介质容器接触；

其中：

所述金属地板中间蚀刻两条不同长度的正交槽，形成“十”字型交叉槽；通过“十”字型交叉槽耦合馈电，激发出两个振幅相等、相位差为90°的正交模，实现一个圆极化波；