一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，包括介質(zhì)基片，以及印刷在介質(zhì)基片表面的微帶陣列天線；微帶陣列天線由加載了緊湊型微帶諧振單元的微帶線饋電，可以避免天線的諧波輻射損耗；同時(shí)采用了小型化高隔離的功分器，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。本發(fā)明可用于微波輸能系統(tǒng)中，其優(yōu)點(diǎn)是適用于系統(tǒng)的平面小型化、低成本、易于集成、高效率。
【專利說明】
一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油和煤炭等不可再生資源日益短缺和半導(dǎo)體電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微波能量傳輸技術(shù)(Microwave Power Transmiss1n,MPT)越發(fā)的受到人們的重視和研究，而微波整流天線技術(shù)就是其中的最關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]整流天線具體工作原理是通過接收天線接收空間中的微波能量，將能量經(jīng)由整流電路轉(zhuǎn)化為直流，所以接收天線的設(shè)計(jì)對(duì)整流天線的性能影響重大。目前接收天線的形式主要有單極子，平面印刷偶極子和微帶天線等幾種，其中微帶天線由于其體積小，增益高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于整流天線中接收天線的設(shè)計(jì)。為了克服傳統(tǒng)接收天線的二次以及高次諧波輻射進(jìn)而降低接收整流效率，現(xiàn)有采用特殊的“H”型結(jié)構(gòu)加載至接收天線中來抑制高次諧波(見Song C1Huang Y,Zhou J,et al.“A High-eff iciency Broadband Rectenna forAmbient Wireless Energy Harvesting”.IEEE Transact1ns on Antennas&Propagat1n2015)，從而提高接收效率，但是其是多層結(jié)構(gòu)，不利于天線的集成。同時(shí)通常需要對(duì)微帶天線進(jìn)行組陣進(jìn)而提高增益(見Sakamoto T,Ushijima Y,Nishiyama E,et al.“5.8_GHzSeries/Parallel Connected Rectenna Array Using Expandable DifferentialRectenna Units”.1EEE Transact1ns on Antennas&Propagat1n，2013)，但是其米用的是傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的T型功分器，隔離度低，平面體積大。
[0004]這里提出的具有諧波抑制功能的微帶陣列天線采用小型化高隔離的功分器，同時(shí)在饋線處加載具有抑制諧波的緊湊型微帶諧振單元，具有體積小，平面化，接收效率高等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，克服現(xiàn)有整流天線中接收天線體積大，不易集成，二次輻射嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，包括介質(zhì)基片，以及印刷在介質(zhì)基片表面的微帶陣列天線。微帶陣列天線包括微帶饋線、一分四功分器以及第一微帶貼片天線、第二微帶貼片天線、第三微帶貼片天線和第四微帶貼片天線。一分四功分器包括一個(gè)小型化的一分二功分器以及第分二威爾金森功分器和第二一分二威爾金森功分器。微帶饋線與小型化的一分二功分器的輸入端相連，小型化的一分二功分器的輸出端分別與第分二威爾金森功分器和第二一分二威爾金森功分器的輸入端相連，第一一分二威爾金森功分器的輸出端分別與第一微帶貼片天線和第二微帶貼片天線相連，第二一分二威爾金森功分器的輸出端分別與第三微帶貼片天線和第四微帶貼片天線相連。
[0007]進(jìn)一步的，微帶饋線加載緊湊型微帶諧振單元，可以抑制高次諧波。其中諧振單元可以采用上下對(duì)稱或者不對(duì)稱的等效LC并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步的，小型化的一分二功分器的弧形枝節(jié)長(zhǎng)度為微帶陣列天線的四分之一工作波長(zhǎng)，輸出端微帶線長(zhǎng)度根據(jù)第一微帶貼片天線的寬度調(diào)節(jié)。小型化的一分二功分器包括一個(gè)100歐姆的隔離電阻和一個(gè)補(bǔ)償電容，補(bǔ)償電容值由微帶陣列天線的工作頻率決定。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010](I)本發(fā)明基于微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，采用印刷電路技術(shù)，同時(shí)采用小型化高隔離的功分器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的威爾金森功分器，體積小，成本低。
[0011](2)本發(fā)明的微帶饋線加載有諧波抑制的諧振單元，可以避免天線的諧波輻射損耗，提尚性能。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的仿真S11圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的仿真增益圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:如圖1所示，一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，包括介質(zhì)基片，以及印刷在介質(zhì)基片I表面的微帶陣列天線2。介質(zhì)基片I使用厚0.5mm，介電常數(shù)為3.5，損耗正切角為0.0018，銅層厚度為0.018mm的RF35介質(zhì)基片，尺寸為145*110_。微帶陣列天線2包括微帶饋線21、一分四功分器22以及第一微帶貼片天線23、第二微帶貼片天線24、第三微帶貼片天線25和第四微帶貼片天線26，貼片天線工作于2.45GHz，尺寸為32*42mm，采用微帶饋線插入貼片式饋電，插入深度為10mm，貼片開槽寬度為4_。一分四功分器22包括一個(gè)小型化的一分二功分器221以及第一一分二威爾金森功分器222和第二一分二威爾金森功分器223。微帶饋線21與小型化的一分二功分器221的輸入端相連，小型化的一分二功分器221的輸出端分別與第分二威爾金森功分器222和第二一分二威爾金森功分器223的輸入端相連，第分二威爾金森功分器222的輸出端分別與第一微帶貼片天線23和第二微帶貼片天線24相連，第二一分二威爾金森功分器223的輸出端分別與第三微帶貼片天線25和第四微帶貼片天線26相連。
[0016]進(jìn)一步的，微帶饋線21加載緊湊型微帶諧振單元211，濾除二次三次等高次諧波，提高天線的接收效率。諧振單元211采用上下對(duì)稱形式的等效LC并聯(lián)諧振微帶線結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步的，小型化的一分二功分器221的弧形枝節(jié)長(zhǎng)度為微帶陣列天線2的四分之一工作波長(zhǎng)，輸出端微帶線長(zhǎng)度根據(jù)第一微帶貼片天線23的寬度設(shè)計(jì)為13mm。小型化的一分二功分器221包括一個(gè)100歐姆的隔離電阻224和一個(gè)電容值為0.7pF的補(bǔ)償電容225。
[0018]仿真結(jié)果表明，該具有諧波抑制功能的微帶陣列天線工作頻率為2.45GHz，增益約為1dB，回波損耗小于-15dB，二次諧波和三次諧波頻率處SI I分別為-0.17dB和-0.26dB，而在4-8GHz頻率范圍內(nèi)有很好的高次諧波抑制效果。
[0019]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，包括介質(zhì)基片(I)，以及印刷在介質(zhì)基片(I)表面的微帶陣列天線(2)，其特征在于:所述微帶陣列天線(2)包括微帶饋線(21)、一分四功分器(22)以及第一微帶貼片天線(23)、第二微帶貼片天線(24)、第三微帶貼片天線(25)和第四微帶貼片天線(26);—分四功分器(22)包括一個(gè)小型化的一分二功分器(221)以及第 分二威爾金森功分器(222)和第二一分二威爾金森功分器(223);微帶饋線(21)與小型化的一分二功分器(221)的輸入端相連，小型化的一分二功分器(221)的輸出端分別與第 分二威爾金森功分器(222)和第二一分二威爾金森功分器(223)的輸入端相連，第 分二威爾金森功分器(222)的輸出端分別與第一微帶貼片天線(23)和第二微帶貼片天線(24)相連，第二一分二威爾金森功分器(223)的輸出端分別與第三微帶貼片天線(25)和第四微帶貼片天線(26)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，其特征在于:所述微帶饋線(21)加載緊湊型微帶諧振單元(211)，可以抑制高次諧波;所述諧振單元(211)即可以采用上下對(duì)稱也可以采用上下不對(duì)稱的等效LC并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有諧波抑制功能的微帶陣列天線，其特征在于:所述小型化的一分二功分器(221)的弧形枝節(jié)長(zhǎng)度為微帶陣列天線(2)的四分之一工作波長(zhǎng)，輸出端微帶線長(zhǎng)度根據(jù)第一微帶貼片天線(23)的寬度調(diào)節(jié);小型化的一分二功分器(221)包括一個(gè)100歐姆的隔離電阻(224)和一個(gè)補(bǔ)償電容(225)，補(bǔ)償電容值由微帶陣列天線的工作頻率決定。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK105977625SQ201610279611
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】林先其, 康湛毓, 唐聰, 王偉, 聶麗瑛, 劉王毛, 袁野, 陳哲
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)