基于混合辐射模式的滤波圆极化天线、天线阵列及设备

本发明涉及移动通信、卫星通信、雷达探测等领域，尤其涉及一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线、天线阵列及通信设备。

背景技术：

1、ka频段卫星通信具有很大的发展前景，可以提供较宽的带宽和高吞吐量。ka波段毫米波圆极化天线是卫星通信中发射或接收ka波段信号的重要部件。此外，采用毫米波滤波圆极化天线可以提高ka波段卫星通信系统的频率选择性。然而，要获得同时具有较宽的轴比带宽和滤波性能的毫米波圆极化天线是一个巨大的挑战。

2、到目前为止，关于毫米波滤波圆极化天线的研究很少。大多数毫米波天线采用多层层压基板设计。由于基板层数和空间的限制，难以设计滤波结构，如滤波巴伦或馈线网络。在一篇现有文献中提出了一种毫米波4×4滤波圆极化天线阵列。通过依次旋转的馈电网络，天线阵列可以实现圆极化辐射。此外，天线阵列通过使用siw滤波馈电网络实现了良好的带通滤波响应。文献中的天线阵列可以实现超过30db的带外抑制，然而，由于采用了siw滤波馈电网络，天线阵列具有较大的尺寸和复杂的结构，增加了制造成本，并且轴比带宽有限，仅为8.9％。因此，毫米波圆极化滤波天线的设计是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线、天线阵列及通信设备。

2、本发明所采用的第一技术方案是：

3、一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，包括：

4、第一介质基板，其上层设有一个辐射贴片和四个短路贴片，四个所述短路贴片设置在所述辐射贴片的四周；

5、第二介质基板，其上层设有一个金属面，所述金属面中设有辐射缝隙，所述辐射缝隙的位置与所述辐射贴片的位置相匹配，所述辐射缝隙上设有四条微带开路短截线；

6、其中，四个所述短路贴片和四条所述微带开路短截线共同作用，实现滤波性能。

7、第三介质基板，其上层设有一个l形状微带馈电线，所述l形状微带馈电线激励辐射缝隙在第一频点产生圆极化辐射；

8、其中，所述辐射贴片由所述辐射缝隙通过耦合激励，所述辐射贴片在第二频点产生圆极化辐射；辐射贴片和辐射缝隙构成混合辐射体，辐射贴片和辐射缝隙分别在不同频点产生圆极化辐射模式。

9、第四介质基板，其上层设有一个反射地面。

10、进一步地，所述辐射贴片为一个方形贴片切去了一组对角的六边形结构；

11、四个所述短路贴片通过金属化过孔连接到所述金属面上。

12、进一步地，所述辐射缝隙为方形辐射缝隙，所述辐射缝隙的四个角处设有四条微带开路短截线；四个所述短路贴片和四条所述微带开路短截线共同实现滤波性能；所述短路贴片用来产生下边带的第一辐射零点；所述微带开路短截线用来产生上边带的第三辐射零点。

13、进一步地，所述辐射缝隙通过周围的金属化过孔连接到反射地面，构成一个腔体结构，以提高天线的增益。

14、进一步地，所述l形状微带馈电线上设有两条长度不一的微带开路短截线，分别在上边带和下边带产生第二、第四辐射零点。

15、进一步地，所述辐射贴片与短路贴片之间留有间隙，所述辐射贴片与短路贴片之间相互耦合。

16、进一步地，所述第四介质基板下层设有一个馈电焊盘。

17、本发明所采用的第二技术方案是：

18、一种基于混合辐射模式的滤波宽带圆极化天线阵列，天线阵列所用的多个天线单元是如上所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，多个所述天线单元之间依次旋转，并使用顺序相位馈电网络。

19、本发明所采用的第三技术方案是：

20、一种基于混合辐射模式的滤波波束扫描圆极化天线阵列，天线阵列所用的多个天线单元是如上所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，所述天线单元之间依次线性排布，通过给予所述天线单元不同相位差实现波束扫描特性。

21、本发明所采用的第四技术方案是：

22、一种通信设备，包括如上所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，或者如上所述的一种基于混合辐射模式的滤波宽带圆极化或波束扫描圆极化天线阵列。

23、本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

24、1、由于本发明提出的天线采用了辐射贴片和辐射缝隙两种混合的辐射体，所提出的天线阵列具有约18.6％的更宽轴比带宽。

25、2、由于本发明提出的天线使用了短路贴片和微带开路短截线来进行滤波，该天线拥有超过19db的较高的带外抑制水平。

26、3、本发明提出的基于混合辐射模式的滤波圆极化天线及阵列采用平面化设计，结构较为简单，阵列的体积较小。

技术特征：

1.一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述辐射贴片为一个方形贴片切去了一组对角的六边形结构；

3.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述辐射缝隙为方形辐射缝隙，所述辐射缝隙的四个角处设有四条微带开路短截线；

4.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述辐射缝隙通过周围的金属化过孔连接到反射地面，构成一个腔体结构，以提高天线的增益。

5.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述l形状微带馈电线上设有两条长度不一的微带开路短截线，分别在上边带和下边带产生第二、第四辐射零点。

6.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述辐射贴片与短路贴片之间留有间隙，所述辐射贴片与短路贴片之间相互耦合。

7.根据权利要求1所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，其特征在于，所述第四介质基板下层设有一个馈电焊盘。

8.一种基于混合辐射模式的滤波宽带圆极化天线阵列，其特征在于，天线阵列所用的多个天线单元是权利要求1-7任一项所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，多个所述天线单元之间依次旋转，并使用顺序相位馈电网络。

9.一种基于混合辐射模式的滤波波束扫描圆极化天线阵列，其特征在于，天线阵列所用的多个天线单元是权利要求1-7任一项所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，所述天线单元之间依次线性排布，通过给予所述天线单元不同相位差实现波束扫描特性。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线，或者如权利要求8-9任一项所述的一种基于混合辐射模式的滤波宽带圆极化或波束扫描圆极化天线阵列。

技术总结本发明公开了一种基于混合辐射模式的滤波圆极化天线、天线阵列及通信设备，其中天线包括：辐射缝隙，作为第一辐射体，产生基于缝隙的圆极化辐射模式；辐射贴片，作为第二辐射体，产生基于贴片的圆极化辐射模式；L形状微带馈电线，用于激励辐射缝隙产生圆极化辐射；反射地面。该天线将毫米波辐射缝隙和辐射贴片相结合激发混合辐射模式。辐射缝隙和辐射贴片产生独立的圆极化辐射模式，从而拓宽天线的轴比带宽。滤波结构集成在辐射缝隙和辐射贴片上，以激发相应的带阻谐振模式。本发明提出的基于混合辐射模式的滤波圆极化天线(阵列)具有良好的综合性能。阵列的体积较小，具有较宽的工作带宽和良好的滤波性能。本发明可广泛应用于通信技术领域。技术研发人员：薛泉,曹云飞,萧制京,车文荃,苏道一受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29