一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线

本发明涉及天线工程领域，具体涉及一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线。

背景技术：

随着现代无线通讯系统的快速发展，射频天线小型化、多功能化、易集成、高性能已成为发展趋势。为了满足不同系统的需求，不同的通信方式都有各自所需要的工作频段。然而，不同频段的天线拥挤在受限的空间，工作在临近频段的天线之间的耦合会影响通信系统性能，需要使用额外的去耦合技术来降低影响。这将无疑增加天线系统的复杂性和体积。近年来，由于滤波天线具有良好的频率选择性，工作频带外辐射较低，因此可以被用来有效抑制来自其它波段的干扰。此外，滤波天线融合了天线与滤波器的性能，实现了多功能化和小型化。与此同时，差分馈电天线因其低交叉极化水平、高增益、高共模抑制、抗干扰强、易于与其他差分器件集成等特点，连同滤波天线被广泛研究。

hanweiwu等人在ieeeantennaswirelesspropag.lett.(vol.11,no.,pp.1446-1449,dec.2012)上发表了题为“differentialdual-bandantenna-in-packagewitht-shapedslots”的文章，采用差分馈电结构，实现了小尺寸结构的差分天线，但其增益低。jiajunliang等人在internationaljournalofrfandmicrowavecomputeraidedengineering上发表了题为“compactdifferential-feddual-bandantennavialoadingshortingpin”的文章，使用两个直线型放置的同轴探针直接加载微带贴片，实现差分馈电，结构简单，尺寸小，但增益低。这些天线虽然尺寸小，采用了差分馈电，一定程度上增强了抗干扰能力，但由于没有滤波性能，在强干扰环境下难以应用，并且增益低，有用信息易于被干扰所淹没。

jinshi等人在ieeeantennaswirelesspropag.lett.上发表了题为“acompactdifferentialfilteringquasi-yagiantennawithhighfrequencyselectivityandlowcross-polarizationlevels”的文章，使用双层介质板，采用了差分馈电结构，使用双面平行带线，在作为谐振器的同时作为匹配网络，实现了具有滤波功能的差分准yagi天线。linli等人在ieeeantennaswirelesspropag.lett.上发表了题为“adifferentialmicrostripantennawithfilteringresponse”的文章，通过在下层介质基板增加具有滤波性能的匹配网络，再采用差分馈电，实现了具有较好滤波功能的差分微带天线。但以上两款天线均采用了双层介质板，大大增加了天线的剖面及天线的设计复杂度。此外，虽然具有滤波功能，但带外缺乏辐射零点，频率选择性和带外抑制性有待提高。

weiminwang等人在internationaljournalofrfandmicrowavecomputeraidedengineering上发表的题为“anoveldifferentialfilteringpatchantennawithhighselectivity”的文章中，通过在下层介质板引入差分输入形式的滤波结构和在辐射贴片左右两边放置寄生贴片，引入辐射零点，实现了选择性较好的差分滤波微带天线。但其尺寸较大，剖面较高。shufeng等人在ieeeaccess上发表了题为“asingle-layerwidebanddifferential-fedmicrostrippatchantennawithcomplementarysplit-ringresonatorsloaded”的文章，通过加载寄生贴片和互补开口环谐振器，实现了差分滤波响应，但该天线同样是尺寸较大，不利于小型化的发展趋势。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线，具体技术方案如下：一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线，其特征在于：包括金属层(1)、单层介质基板(2)、金属地(3)；

所述金属层(1)印制在介质基板(2)上层，由一个准h形微带贴片(4)和两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器(5)组成；

所述金属层(1)由两个同轴接头(6)馈电；

所述金属地(3)印制在介质基板(2)下层。

为更好的实现本发明，可进一步为：所述金属层(1)中，插入耦合馈电结构一端加载一对蜿蜒开路枝节(501)，另一端加载两个短臂(502)，构成蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器(5)。

进一步地：所述金属层(1)中，两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器对称放置在准h形微带贴片的两侧(中心位于一条直线上)，谐振器中间的枝节嵌入在贴片中。

进一步地：所述天线仅用一层介质基板，采用差分馈电，两馈电同轴与蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器相连。

本发明的有益效果为：第一，金属层中两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器，在随频率变化的增益图上的低频段引进一个辐射零点，大大提高带外低频段的频率选择性与带外抑制；

第二，金属层中准h形微带辐射贴片，在随频率变化的增益图上的高频段引进一个辐射零点，大大提高带外高频段的频率选择性与带外抑制；

第三，金属层中两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器和准h形微带辐射贴片，能分别或同时改变两个辐射零点和两个传输极点的位置。实现辐射零点可调、频率可调、带宽可调。

第四，所述天线具有高增益，增益大于一般单辐射体滤波微带贴片天线；

第五，所述天线采用单层介质基板，剖面低。准t形谐振器采用蜿蜒开路枝节与中间嵌入贴片的短臂枝节，减小天线尺寸，实现小型化，有利于天线与射频前端电路的集成；

第六，所述天线由两个同轴接头等幅反相馈电，能够实现差分特性。

附图说明

图1是本发明实施例1中天线的三维图；

图2是图1中的金属层的俯视图示意图；

图3为实施例1中的s参数和主辐射方向增益的仿真与测试结果示意图；

图4为实施例1中的2.45ghz、2.48ghz三个频点的e面辐射方向图；

图5为实施例1中的2.45ghz、2.48ghz三个频点的h面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图2所示，为本实施例中的具体结构：

一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线，包括金属层(1)、单层介质基板(2)、金属地(3)；

介质基板(2)使用的材料为罗杰斯5880。金属层(1)印制在介质基板(2)的上层，金属地(3)印制在介质基板(2)的下层。金属层(1)由两个同轴(6)穿过单层介质基板(2)进行差分馈电；

金属层(1)由一个准h形微带贴片(4)和两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器(5)组成。两个蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器(5)对称放置在准h形微带贴片(4)的两边(中心位于一条直线上)，谐振器中间枝节嵌入在贴片中；

两个蜿蜒形开路枝节加载的准t型谐振器(5)与两个同轴(6)相连。

实施例中采用的参数为，金属层的准h形微带贴片长度与宽度为36.59mm，蜿蜒形开路枝节加载的准t形谐振器的单个蜿蜒臂总长度为35.8mm,宽度为1.25mm，谐振器中间枝节宽度为3mm，长度分别为11mm、9.4mm。罗杰斯介质基板的厚度为1.575mm，介电常数为2.2，损耗正切角为0.0009。

图3是所发明的具有滤波功能的差分微带贴片天线的s参数的仿真与测试结果示意图。在2.43-2.49ghz的频率范围内，天线的s11小于-10db。以及所发明的具有滤波功能的差分微带贴片天线的主辐射方向的增益随频率变化的仿真与测试结果示意图。在2.43-2.49ghz的频率范围内，天线的平均增益大于6dbi，在2.48ghz处得到最大增益为6.65dbi，在2.43ghz处得到最小增益为5.28dbi。带外两个增益辐射零点分别位于2.4和2.75ghz，带外抑制分别达到-38.78db和-38.71db。仿真与测试的结果吻合的很好。

图4为所发明的具有滤波功能的差分微带贴片天线在2.45ghz、2.48ghz两个频点的e面辐射方向图，图5为所发明的具有滤波功能的差分微带贴片天线在2.45ghz、2.48ghz两个频点的h面辐射方向图。两频点的主极化方向图对称且规则，交叉极化水平小，辐射方向图稳定，仿真与测试的结果十分吻合。