CN109411885B - 一种口径可控的超表面滤波天线 - Google Patents
一种口径可控的超表面滤波天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109411885B CN109411885B CN201811438509.9A CN201811438509A CN109411885B CN 109411885 B CN109411885 B CN 109411885B CN 201811438509 A CN201811438509 A CN 201811438509A CN 109411885 B CN109411885 B CN 109411885B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- metal patch
- layer structure
- metal
- metallized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
- H01Q15/0053—Selective devices used as spatial filter or angular sidelobe filter
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种口径可控的超表面滤波天线，包括：依次层叠设置的设置有微带线的底层结构、设置有金属化大地的中层结构、以及设置有多块金属贴片的顶层结构，金属化大地上开设有与微带线垂直设置的条形槽，多块金属贴片沿条形槽对称设置，每块金属贴片上沿其对角线中心对称分布设置有多个金属化接地孔。本发明提供的口径可控的超表面滤波天线，能够在保持工作频带不变的条件下控制超表面天线的口径，提高了波束宽度设计选择自由度，并且在工作频带上下边均形成一个辐射零点，提高了频率选择性，实现了滤波效果，有助于提高系统的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，特别涉及一种口径可控的超表面滤波天线。
背景技术
微带贴片天线由于其低剖面的特性而被广泛应用于无线通信，传感和雷达系统，然而贴片天线在带宽与增益上存在很大限制，故超表面天线技术被用于改善这些缺点。超表面天线技术，通常由相互耦合的多贴片构成辐射表面，具有低剖面，高增益，宽带等良好特性。
现有的超表面天线，一般采用多个密集排布的矩形、“H”型、圆形或其它形状的贴片作为辐射单元，并用耦合馈电的方式激励，形成高增益或宽带天线，然而这些天线的口径调控自由度较低，并且大多数不具备滤波特性。部分超表面天线在馈电结构上附加枝节和短路孔使得天线具有滤波特性，但并没有提出天线口径的控制方式，以便调整波束宽度。因此，同时具有天线口径控制特性及滤波特性的超表面天线，有利于提高天线的设计自由度及改善天线的带外抑制，减少系统复杂度，具有重要价值。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种口径可控的超表面滤波天线。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种口径可控的超表面滤波天线，包括：依次层叠设置的设置有微带线的底层结构、设置有金属化大地的中层结构、以及设置有多块金属贴片的顶层结构，
金属化大地上开设有与微带线垂直设置的条形槽，多块金属贴片沿条形槽对称设置，
每块金属贴片上沿其对角线中心对称分布设置有多个金属化接地孔，金属化大地上在与金属贴片的金属化接地孔相应位置也设置有金属化接地孔，每块金属贴片均通过金属化接地孔与金属化大地连接。
在本发明实施例上述的口径可控的超表面滤波天线中，所述顶层结构上设置有两块沿条形槽对称设置的金属贴片。
在本发明实施例上述的口径可控的超表面滤波天线中，所述顶层结构上设置有四块沿条形槽对称设置且同时沿微带线对称设置的金属贴片。
在本发明实施例上述的口径可控的超表面滤波天线中，所述顶层结构上设置有十六块沿条形槽对称设置且同时沿微带线对称设置的金属贴片。
在本发明实施例上述的口径可控的超表面滤波天线中，所述金属贴片为正方形金属贴片。
在本发明实施例上述的口径可控的超表面滤波天线中，每块金属贴片上沿其对角线中心对称分布设置有四个金属化接地孔，且每个金属化接地孔均设置在金属贴片的对角线上。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在保持金属化接地孔沿各自金属贴片的对角线中心对称分布的同时，将金属化接地孔之间的孔间距与金属贴片尺寸同步改变，能够实现保持天线工作频率不变的条件下改变天线口径；同时，金属贴片上的金属化接地孔能够使得在低于天线工作频率的某个频率上，金属贴片中心处的电场与金属贴片两旁的电场相互抵消，从而产生一个辐射零点；而微带线在条形槽另一侧的长度，使得天线在高于工作频率的某个频率上，产生了另一个辐射零点，实现了滤波效果。这样该口径可控的超表面滤波天线能够在保持工作频带不变的条件下控制超表面天线的口径，提高了波束宽度设计选择自由度，并且在工作频带上下边均形成一个辐射零点，提高了频率选择性，实现了滤波效果，有助于提高系统的抗干扰能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线中底层结构俯视图；
图3是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线中中层结构俯视图；
图4是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线中顶层结构俯视图；
图5是本发明实施例一提供的一种顶层结构中金属贴片排布示意图；
图6是本发明实施例一提供的又一种顶层结构中金属贴片排布示意图；
图7是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线仿真结果示例图；
图8是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线在10GHzxoz面仿真的归一化方向图；
图9是本发明实施例一提供的一种口径可控的超表面滤波天线在10GHzyoz面仿真的归一化方向图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种口径可控的超表面滤波天线，参见图1，该超表面滤波天线可以包括：依次层叠设置的设置有微带线8的底层结构3、设置有金属化大地7的中层结构2、以及设置有多块金属贴片4的顶层结构1。
其中，参见图2-4，金属化大地7上开设有与微带线8垂直设置的条形槽6，多块金属贴片4沿条形槽6对称设置，每块金属贴片4上沿其对角线中心对称分布设置有多个金属化接地孔5，金属化大地7上在与金属贴片4的金属化接地孔5相应位置也设置有金属化接地孔5，每块金属贴片4均通过金属化接地孔5与金属化大地7连接。
在本实施例中，天线口径控制是指通过天线自身实现对口径的控制，从而实现波束宽度的自由选择。具体来说，天线接收到的信号通过微带线8馈入，经由条形槽6耦合到设置有金属化接地孔5的金属贴片4上，产生辐射，在保持金属化接地孔5沿各自金属贴片4的对角线中心对称分布的同时，将金属化接地孔5之间的孔间距与金属贴片4尺寸同步改变，能够实现保持天线工作频率不变的条件下改变天线口径，即改变天线的波束宽度。
滤波是指通过天线本身使天线在频域上获得较高的频率选择性，有助于提高系统的抗干扰能力。具体来说，金属贴片4上的金属化接地孔5能够使得在低于天线工作频率的某个频率上，金属贴片4中心处的电场与金属贴片4两旁的电场相互抵消，从而产生一个辐射零点；而微带线8在条形槽6另一侧的长度，使得天线在高于工作频率的某个频率上，产生了另一个辐射零点，因此天线整体的频率选择性较好，实现了滤波效果。
在本实施例中，该口径可控的超表面滤波天线，能够在保持工作频带不变的条件下控制超表面天线的口径，提高了波束宽度设计选择自由度，并且在工作频带上下边均形成一个辐射零点，提高了频率选择性，实现了滤波效果，有助于提高系统的抗干扰能力。
可选地，参见图5，顶层结构1上设置有两块沿条形槽6对称设置的金属贴片4。
可选地，参见图4，顶层结构1上设置有四块沿条形槽6对称设置且同时沿微带线8对称设置的金属贴片4。
可选地，参见图6，顶层结构1上设置有十六块沿条形槽6对称设置且同时沿微带线8对称设置的金属贴片4。
在本实施例中，在保持天线整体结构相对于条形槽6对称分布的条件下，金属贴片4可以有多种排布方式，如图4-6所示2×2、1×2、4×4等组成方式，这里不做限制。
可选地，参见图4，金属贴片4为正方形金属贴片。
进一步地，参见图4，每块金属贴片4上沿其对角线中心对称分布设置有四个金属化接地孔5，且每个金属化接地孔5均设置在金属贴片4的对角线上。
在本实施例中，将多个具有对角线中心对称分布金属接地过孔5的金属贴片4组成超表面辐射体，并通过微带线8耦合馈电形成天线，天线的口径可控（通过同时改变金属贴片4的尺寸和金属贴片4中金属化接地孔5之间的孔间距来实现），所以能够获得不同的波束宽度，同时形成辐射零点构成滤波特性。
此外，图7是上述口径可控的超表面滤波天线，如图4所示2×2案例获得的天线仿真匹配及增益响应。从图7可见，其工作带宽可覆盖9.3-10.7 GHz，频带内增益范围为8.8-10.1 dBi，且在频带低频与高频处分别实现一个辐射零点，使天线具备了滤波特性。图8和9是上述口径可控的超表面滤波天线，不同参数时所获得的在10 GHz处的仿真归一化方向图，可见通过调控天线的口径可以改变天线E面和H面的波束宽度。上述仿真实验中采用的是介电常数为3.55，损耗角为0.0027的RO4003C基板，天线厚度为1.52mm，即在10GHz时为0.05λ0。
本发明实施例通过在保持金属化接地孔沿各自金属贴片的对角线中心对称分布的同时，将金属化接地孔之间的孔间距与金属贴片尺寸同步改变，能够实现保持天线工作频率不变的条件下改变天线口径；同时，金属贴片上的金属化接地孔能够使得在低于天线工作频率的某个频率上，金属贴片中心处的电场与金属贴片两旁的电场相互抵消，从而产生一个辐射零点；而微带线在条形槽另一侧的长度，使得天线在高于工作频率的某个频率上，产生了另一个辐射零点，实现了滤波效果。这样该口径可控的超表面滤波天线能够在保持工作频带不变的条件下控制超表面天线的口径，提高了波束宽度设计选择自由度，并且在工作频带上下边均形成一个辐射零点，提高了频率选择性，实现了滤波效果，有助于提高系统的抗干扰能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，包括：依次层叠设置的设置有微带线（8）的底层结构（3）、设置有金属化大地（7）的中层结构（2）、以及设置有多块金属贴片（4）的顶层结构（1），
金属化大地（7）上开设有与微带线（8）垂直设置的条形槽（6），多块金属贴片（4）沿条形槽（6）对称设置，
每块金属贴片（4）上沿其对角线中心对称分布设置有多个金属化接地孔（5），金属化大地（7）上在与金属贴片（4）的金属化接地孔（5）相应位置也设置有金属化接地孔（5），每块金属贴片（4）均通过金属化接地孔（5）与金属化大地（7）连接；
其中，所述金属贴片（4）上的所述金属化接地孔（5）能够使得在低于天线工作频率的某个频率上，所述金属贴片（4）中心处的电场与所述金属贴片（4）两旁的电场相互抵消，从而产生一个辐射零点；
所述微带线（8）在所述条形槽（6）另一侧的长度，使得天线在高于工作频率的某个频率上，产生了另一个辐射零点。
2.根据权利要求1所述的口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，所述顶层结构（1）上设置有两块沿条形槽（6）对称设置的金属贴片（4）。
3.根据权利要求1所述的口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，所述顶层结构（1）上设置有四块沿条形槽（6）对称设置且同时沿微带线（8）对称设置的金属贴片（4）。
4.根据权利要求1所述的口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，所述顶层结构（1）上设置有十六块沿条形槽（6）对称设置且同时沿微带线（8）对称设置的金属贴片（4）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，所述金属贴片（4）为正方形金属贴片。
6.根据权利要求5所述的口径可控的超表面滤波天线，其特征在于，每块金属贴片（4）上沿其对角线中心对称分布设置有四个金属化接地孔（5），且每个金属化接地孔（5）均设置在金属贴片（4）的对角线上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811438509.9A CN109411885B (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 一种口径可控的超表面滤波天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811438509.9A CN109411885B (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 一种口径可控的超表面滤波天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109411885A CN109411885A (zh) | 2019-03-01 |
| CN109411885B true CN109411885B (zh) | 2024-07-12 |
Family
ID=65456169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811438509.9A Active CN109411885B (zh) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 一种口径可控的超表面滤波天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109411885B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112086754B (zh) * | 2020-09-14 | 2021-09-07 | 电子科技大学 | 一种基于超表面结构的低剖面滤波天线 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101345346A (zh) * | 2007-07-11 | 2009-01-14 | 西北工业大学 | 一种可用于手机双频工作的新型微带天线 |
| CN105870623A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-08-17 | 电子科技大学 | 加载超表面的宽带圆极化高增益低剖面微带缝隙天线 |
| CN209001127U (zh) * | 2018-11-28 | 2019-06-18 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种口径可控的超表面滤波天线 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101145634A (zh) * | 2007-08-31 | 2008-03-19 | 南京大学 | 利用简化左手微带结构的全向辐射天线 |
| CN101533939B (zh) * | 2009-04-09 | 2012-10-17 | 山西大学 | 协同设计的双频带天线-滤波器装置 |
| CN105071028B (zh) * | 2015-08-26 | 2018-06-29 | 华南理工大学 | 无外加滤波电路的滤波贴片天线及其调节方法 |
| KR101698131B1 (ko) * | 2015-10-22 | 2017-01-19 | 아주대학교 산학협력단 | 메타표면을 이용한 광대역 원형편파 안테나 |
| WO2017148237A1 (zh) * | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 华南理工大学 | 一种低剖面宽带高增益滤波天线 |
| CN106684548A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-17 | 华南理工大学 | 一种低剖面宽带高增益滤波天线 |
| CN106058450B (zh) * | 2016-06-14 | 2018-09-21 | 南通大学 | 平面贴片滤波天线 |
| JP2018056937A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 沖電気工業株式会社 | パッチアンテナ組立体およびパッチアンテナ |
| CN106450737B (zh) * | 2016-11-25 | 2023-07-18 | 华南理工大学 | 一种全向低剖面滤波贴片天线 |
| CN108493589B (zh) * | 2018-05-17 | 2024-05-07 | 华南理工大学 | 一种用于可穿戴设备的滤波天线 |
-
2018
- 2018-11-28 CN CN201811438509.9A patent/CN109411885B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101345346A (zh) * | 2007-07-11 | 2009-01-14 | 西北工业大学 | 一种可用于手机双频工作的新型微带天线 |
| CN105870623A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-08-17 | 电子科技大学 | 加载超表面的宽带圆极化高增益低剖面微带缝隙天线 |
| CN209001127U (zh) * | 2018-11-28 | 2019-06-18 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种口径可控的超表面滤波天线 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109411885A (zh) | 2019-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108987911B (zh) | 一种基于siw的毫米波波束赋形微带阵列天线及设计方法 | |
| US10003132B2 (en) | Shared-aperture antenna and base station | |
| CN106571532B (zh) | 一种具有圆极化波束扫描范围的基片集成波导漏波天线 | |
| CN107732445B (zh) | 一种毫米波圆极化阵列天线及其辐射体 | |
| CN107819203B (zh) | 一种超表面介质板的磁电偶极子天线 | |
| CN213845512U (zh) | 基于人工磁导体的宽带圆极化天线 | |
| CN112635994A (zh) | 一种微带串馈天线及毫米波雷达 | |
| Phalak et al. | Aperture coupled microstrip patch antenna array for high gain at millimeter waves | |
| Thai et al. | Design and development of a novel compact soft-surface structure for the front-to-back ratio improvement and size reduction of a microstrip Yagi array antenna | |
| CN109687122A (zh) | 一种宽带低副瓣阵列天线 | |
| CN210897639U (zh) | 一种偶极子阵列天线 | |
| KR20080086767A (ko) | 광대역/2주파 마이크로스트립 패치 안테나 및 배열 안테나 | |
| Fazal et al. | A compact UWB CPW-fed antenna with inverted L-shaped slot for WLAN band notched characteristics | |
| CN210074169U (zh) | 一种基于接地共面波导的矩形微带串馈天线 | |
| CN109411885B (zh) | 一种口径可控的超表面滤波天线 | |
| Ginting et al. | Proximity-coupled L-band patch array antenna fed by binomial power distribution | |
| CN112909529B (zh) | 一种宽频大角度扫描的二维多波束超表面天线 | |
| Iizasa et al. | High gain 4× 4 slot dipole antenna array in the 5GHz band | |
| Mydhili et al. | Design and simulation of edge fed microstrip patch antenna array | |
| Wang et al. | A wideband stepped-impedance open-slot antenna with end-fire directional radiation characteristics | |
| CN214254733U (zh) | 一种微带串馈天线及毫米波雷达 | |
| Farooq et al. | Antenna design for advance wireless systems using metamaterial surfaces | |
| Nataraj et al. | Analysis and design of microstrip antenna array for S-band applications | |
| Lvxia et al. | Ultra-wideband planar monopole antenna with parametric study | |
| KR101662109B1 (ko) | Em 시뮬레이션에 사용되는 도파관 개구면 배열 안테나 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: West side of the first floor, Building 3, No.1 Xieshengbiao Road, Xinghui Village, Shaojiadu Street, Linhai City, Taizhou City, Zhejiang Province (self declared) Applicant after: Zhisheng (Linhai) Microelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: 226000 building 15, 33 Xinkang Road, Gangzha District, Nantong City, Jiangsu Province Applicant before: NOVACO MICROELECTRONICS TECHNOLOGIES Ltd. Country or region before: China |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |