諧波抑制天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有10次以上諧波抑制能力的諧波抑制天線。
【背景技術(shù)】
[0002]天線是現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)中不可或缺的器件。由于天線前端往往含有放大器、混頻器等非線性器件，從而會(huì)產(chǎn)生大量的諧波分量。如果天線不具備諧波抑制的功能，則諧波能量會(huì)通過(guò)天線發(fā)射出去，會(huì)造成嚴(yán)重的電磁干擾；或者諧波能量通過(guò)接收天線進(jìn)入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)性能惡化。
[0003]隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，已有研究者針對(duì)上述問(wèn)題提出了一些解決方案。從方法上分為兩類:其一是設(shè)計(jì)具有超寬上阻帶的濾波器濾除諧波能量再級(jí)聯(lián)天線；其二是將濾波器和天線在結(jié)構(gòu)上融合設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)在輻射能量的同時(shí)起到濾除諧波能量的作用。第一種方法的優(yōu)勢(shì)是天線和濾波器可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，但濾波器的引入往往會(huì)伴隨著較大的插入損耗，使天線的增益下降。同時(shí)，由于天線的輸入阻抗為頻響函數(shù)，天線級(jí)聯(lián)濾波器后，會(huì)使濾波器的性能大打折扣，從而成為該方法的主要技術(shù)挑戰(zhàn)，因此該方法的設(shè)計(jì)尚未見(jiàn)公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道；第二種方法是將濾波器和天線在結(jié)構(gòu)上融合進(jìn)行設(shè)計(jì)使輻射結(jié)構(gòu)同時(shí)具有濾波性能，其好處是通過(guò)結(jié)構(gòu)互用可望降低系統(tǒng)性插損。但該方法也存在明顯的困難，一方面該方法不能實(shí)現(xiàn)任意多次的諧波抑制，另一方面，該方法中起濾波作用的輻射結(jié)構(gòu)往往同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的交叉極化輻射，從而影響輻射效率。到目前為止，該方法已見(jiàn)報(bào)道中具有最好結(jié)果的設(shè)計(jì)發(fā)表在 2014 年文章:“A Modified CPff-Fed Slot Dipole Antenna WithWideband Harmonic Suppress1n”中，其諧波抑制能力可以達(dá)到2到9次諧波1dB的抑制。但其主極化輻射效率明顯下降，相對(duì)于縫隙偶極子天線，效率從86%下降到了 77%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、饋電方便、制作容易、可達(dá)10次以上的諧波抑制能力超過(guò)1dB的天線。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0006]—種諧波抑制天線，包括天線、濾波器，所述天線與濾波器通過(guò)金屬探針連接，所述濾波器通過(guò)同軸線饋電；所述天線包括天線貼片、天線貼片下方的天線介質(zhì)板，所述濾波器包括濾波器介質(zhì)板、濾波器介質(zhì)板下方的濾波器貼片，所述天線介質(zhì)板和濾波器介質(zhì)板之間為金屬地板，所述濾波器貼片包括一個(gè)階躍阻抗諧振單元、階躍阻抗諧振單元兩端的輸入輸出微帶線和短路支節(jié)、位于階躍阻抗諧振單元中間的開(kāi)路支節(jié)，每個(gè)短路支節(jié)上各設(shè)有一個(gè)接地探針。
[0007]作為優(yōu)選方式，濾波器的輸入微帶線上設(shè)有4個(gè)開(kāi)路支節(jié)。
[0008]作為優(yōu)選方式，輸入微帶線的寬度WO = 3.12mm，階躍阻抗諧振單元兩端的短路支節(jié)的寬度Wl = 1mm，階躍阻抗諧振單元的低阻抗寬度W2 = 4.8mm，階躍阻抗諧振單元的高阻抗寬度W3 = 0.3mm，階躍阻抗諧振單元中間的開(kāi)路支節(jié)的寬度分別為W4 = 5mm、W5 =0.3mm，階躍阻抗諧振單元兩端的短路支節(jié)的長(zhǎng)度LI = 14_，階躍阻抗諧振單元的低阻抗長(zhǎng)度L2 = 14_，階躍阻抗諧振單元的高阻抗長(zhǎng)度L3 = 18.2_，階躍阻抗諧振單元中間的開(kāi)路支節(jié)的長(zhǎng)度分別L4 = 10.5mm、L5 = 1mm ;輸入微帶線上的4個(gè)開(kāi)路支節(jié)的長(zhǎng)度分別為 L6 = 8mm, L7 = 5.5mm, L8 = 3.8mm, L9 = 2.7mm。
[0009]作為優(yōu)選方式，所述天線通過(guò)在所述天線貼片一角切除或粘貼一方塊來(lái)實(shí)現(xiàn)左旋圓極化。
[0010]作為優(yōu)選方式，所述天線貼片的邊長(zhǎng)為天線中心頻率處的半波長(zhǎng)。
[0011]作為優(yōu)選方式，所述金屬地板的尺寸ag = bg = 75mm，天線介質(zhì)板的尺寸a = b=40mm,天線貼片尺寸ap = bp = 28.25mm，天線貼片切除或粘貼的方塊尺寸aq = bq =3.3mmο
[0012]作為優(yōu)選方式，所述金屬探針距離天線貼片邊緣分別為dl = 5.0mm, d2 = 14.1mm。
[0013]階躍阻抗諧振單元(SIR)為主要諧振結(jié)構(gòu)，其低阻抗線兩端用微帶線構(gòu)成輸入輸出，在SIR的低阻抗線引入若干短路支節(jié)，在SIR的高阻抗線引入具有階梯阻抗特性的開(kāi)路支節(jié)；能量通過(guò)50歐姆同軸線首先饋給濾波器，濾波器的超寬上阻帶將2到10次諧波的能量都濾除掉，而只允許基波能量通過(guò)，其次通過(guò)金屬探針把濾波器輸出端的能量饋給天線，這樣就只有基波能量通過(guò)天線發(fā)射出去，天線接收能量亦然。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:通過(guò)引入階躍阻抗諧振單元(SIR)和開(kāi)路、短路支節(jié)實(shí)現(xiàn)超寬上阻帶帶通濾波器，進(jìn)而在濾波器輸出端端接傳統(tǒng)微帶天線，得到達(dá)到10次甚至更高次諧波抑制的天線，相比傳統(tǒng)微帶天線，諧波增益下降1dB以上，同時(shí)中心頻率處的增益、軸比等性能整體不變。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1 (a)為本發(fā)明的俯視圖；
[0016]圖1 (b)為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0017]圖1 (c)為本發(fā)明的仰視圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)微帶天線的反射系數(shù)仿真對(duì)比圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)微帶天線的增益仿真對(duì)比圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例軸比仿真示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施例輻射效率仿真示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實(shí)施例極化增益方向圖仿真示意圖。
[0023]I為金屬地板、2為天線介質(zhì)板、3為天線貼片、4為金屬探針、5為濾波器介質(zhì)板、6為濾波器貼片，7為接地探針，61為階躍阻抗諧振單元，62為短路支節(jié)，63為開(kāi)路支節(jié)，8為輸入微帶線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0025]一種諧波抑制天線，包括天線、濾波器，所述天線與濾波器通過(guò)金屬探針4連接，所述濾波器通過(guò)同軸線饋電；所述天線包括天線貼片3、天線貼片下方的天線介質(zhì)板2，所述濾波器包括濾波器介質(zhì)板5、濾波器介質(zhì)板5下方的濾波器貼片6，所述天線介質(zhì)板2和濾波器介質(zhì)板5之間為金屬地板I，所述濾波器貼片6包括一個(gè)階躍阻抗諧振單元61、階躍阻抗諧振單元61兩端的輸入輸出微帶線和短路支節(jié)62、位于階躍阻抗諧振單元61中間的開(kāi)路支節(jié)63，每個(gè)短路支節(jié)上各設(shè)有一個(gè)接地探針7。
[0026]濾波器的輸入微帶線8上設(shè)有4個(gè)開(kāi)路支節(jié)63。
[0027]具體的，本實(shí)施例中，輸入微帶線的寬度WO = 3.12mm，階躍阻抗諧振單元兩端的短路支節(jié)的寬度Wl = Imm,階躍阻抗諧振單元的低阻抗寬度W2 = 4.8mm，階