一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线的制作方法

本发明涉及通讯天线的技术领域，尤其是指一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线。

背景技术：

随着无线通信系统的飞速发展，对通讯设备的要求越来越高，天线作为通信系统中重要的器件，将其集成更多的功能是人们研究的热点。由于微带传谐振器的无载品质因数较低，在利用其实现滤波天线时会产生一定的损耗，而腔体谐振器由于无载品质因数高，在损耗上与微带谐振器相比有着很大的优势，因此设计一款具有高选择性高增益且具有低损耗的滤波天线具有很大的应用价值。在现有技术中，有的利用三模谐振腔设计三频滤波腔体天线，有的利用腔体和天线综合设计出具有公分和滤波功能的腔体滤波天线阵列，但这些设计普遍存在辐射特性不好且增益不高的不足，同时多阶腔体的设计会使得天线的体积变大。因此，设计一款简单的高增益高选择性低损耗的滤波天线具有重要意义。

技术实现要素：

本发明目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，利用腔体谐振器的设计使滤波天线实现低损耗的性能，使用网格开槽贴片实现天线的高增益性能，滤波天线能够在9.76ghz和10.4ghz两个频率点产生传输零点，实现高选择性的滤波性能，整个天线结构简单且加工方便。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，包括从上至下依次设置的介质板、第一金属块、第二金属块、第三金属块、第四金属块；所述介质板和第一金属块之间保持预设的间距，形成有空气层，所述第二金属块形成有一中空的三模谐振腔，所述第四金属块的中间部分开有波导激励端口，用于输入能量，所述第三金属块的中间部分开有与波导激励端口相互对应的耦合孔，用于将波导激励端口的能量耦合到三模谐振腔上，所述第一金属块的中间部分开有辐射孔，用于辐射三模谐振腔的能量，所述介质板上设有网格开槽贴片，用于提高天线的增益。

进一步，所述三模谐振腔为矩形腔体，其靠近第二金属块的一侧面，且其按轴心旋转预设角度和偏移第二金属块中心预设距离，使三模谐振腔的三个模式匹配，以调节三个模式的耦合。

进一步，所述波导激励端口为标准矩形波导bj100，且其按轴心旋转预设角度。

进一步，所述耦合孔为矩形孔，其按轴心旋转预设角度，且其孔径小于波导激励端口的孔径。

进一步，所述辐射孔为矩形孔。

进一步，所述网格开槽贴片为6×6的正方形贴片。

进一步，所述第一金属块、第二金属块、第三金属块和第四金属块均为长方体金属块。

进一步，所述耦合孔预设的旋转角度与波导激励端口预设的旋转角度相同。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明利用一个腔体谐振器结合网格开槽贴片，与以往腔体滤波天线相比，实现低损耗、高增益性能、高选择性的滤波性能。

2、本发明体积轻便，具有设计简单、加工成本低、损耗低的特点，具有经济适用性。

附图说明

图1为腔体滤波天线的结构示意图。

图2为腔体滤波天线的结构正视图。

图3为介质板结构示意图。

图4为第一金属块的结构示意图。

图5为第二金属块的结构示意图。

图6为第三金属块的结构示意图。

图7为第四金属块的结构示意图。

图8为腔体滤波天线的工作仿真结果图。

图9为腔体滤波天线的中心频点的方向仿真结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1至图7所示，本实施例提供了一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，包括从上至下依次设置的介质板1、第一金属块3、第二金属块4、第三金属块5、第四金属块6，所述介质板1和第一金属块3之间保持5mm的间距，形成有空气层2，所述第一金属块3、第二金属块4、第三金属块5和第四金属块6均为长方体金属块；

其中，所述介质板1上设有网格开槽贴片7，该网格开槽贴片7为6×6的正方形贴片，用于提高天线的增益；所述第一金属块3的厚度为1mm，第一金属块3的中间部分开有辐射孔8，该辐射孔8为矩形孔，用于辐射三模谐振腔9的能量；所述第二金属块4的厚度为19mm，其形成有一中空的三模谐振腔9，所述三模谐振腔9为正方体腔体，其位于靠近第二金属块4的一侧面，且其按轴心旋转一定角度和偏移第二金属块4中心一定距离，使三模谐振腔9的三个模式匹配，以调节三个模式的耦合；所述第三金属块5的厚度为1mm，且其中间部分开有耦合孔10，所述耦合孔10为矩形孔，且其按轴心旋转一定角度，所述耦合孔10的孔径小于第四金属块6的波导激励端口11的孔径，用于将波导激励端口11的能量耦合到三模谐振腔9上；所述第四金属块6的厚度为10mm，且其中间部分开有波导激励端口11，所述波导激励端口11为标准矩形波导bj100，且其按轴心旋转一定的角度，该旋转角度与耦合孔10的旋转角度相同。

参见图8所示，本发明腔体滤波天线的工作仿真结果。可以看出，本发明能够在9.8-10.2ghz的范围内稳定工作，在9.8ghz-10.2ghz的频率范围内s11<-11db，且在9.8ghz-10.2ghz的频率范围内的增益保持在10dbi左右。此外，本发明在9.76ghz和10.4ghz两个频率点产生传输零点，能够实现高选择性的滤波性能。

参见图9所示，本发明腔体滤波天线的中心频点的方向仿真结果，可以看出，天线的交叉极化小于-25dbi，交叉极化与主极化相差较大，因此对主极化的干扰较少。

以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：包括从上至下依次设置的介质板(1)、第一金属块(3)、第二金属块(4)、第三金属块(5)、第四金属块(6)；所述介质板(1)和第一金属块(3)之间保持间距，形成有空气层(2)，所述第二金属块(4)形成有一中空的三模谐振腔(9)，所述第四金属块(6)的中间部分开有波导激励端口(11)，用于输入能量，所述第三金属块(5)的中间部分开有与波导激励端口(11)相互对应的耦合孔(10)，用于将波导激励端口(11)的能量耦合到三模谐振腔(9)上，所述第一金属块(3)的中间部分开有辐射孔(8)，用于辐射三模谐振腔(9)的能量，所述介质板(1)上设有网格开槽贴片(7)，用于提高天线的增益。

2.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述三模谐振腔(9)为矩形腔体，其靠近第二金属块(4)的一侧面，且其按轴心旋转预设角度和偏移第二金属块(4)中心预设距离，使三模谐振腔(9)的三个模式匹配，以调节三个模式的耦合。

3.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述波导激励端口(11)为标准矩形波导bj100，且其按轴心旋转预设角度。

4.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述耦合孔(10)为矩形孔，其按轴心旋转预设角度，且其孔径小于波导激励端口(11)的孔径。

5.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述辐射孔(8)为矩形孔。

6.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述网格开槽贴片(7)为6×6的正方形贴片。

7.根据权利要求1所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述第一金属块(3)、第二金属块(4)、第三金属块(5)和第四金属块(6)均为长方体金属块。

8.根据权利要求4所述的一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，其特征在于：所述耦合孔(10)预设的旋转角度与波导激励端口(11)预设的旋转角度相同。

技术总结
本发明公开了一种高增益高选择性低损耗的腔体滤波天线，包括介质板、第一金属块、第二金属块、第三金属块和第四金属块；介质板和第一金属块保持预设间距，形成有空气层，第四金属块上设有波导激励端口，用于输入能量，第二金属块上设有三模谐振腔，第三金属块上设有耦合孔，用将波导激励端口的能量耦合到三模谐振腔上，第一金属块上设有辐射孔，用于辐射能量，介质板上设有网格开槽贴片，用于提高天线增益；本发明在9.8GHz‑10.2GHz的频率范围内，其回波损耗不大于‑11dB，同时其增益保持在10dBi，且其在9.76GHz和10.4GHz两个频率点产生传输零点，具有低损耗、高增益、高选择性的滤波性能，同时具有设计简单、加工成本低、损耗低的特点。

技术研发人员：陈付昌;向凯燃
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2020.09.17
技术公布日：2020.12.11