技术摘要：
本发明公开了一种基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线，包括介质基板，其上层设有中部辐射贴片，以及以中部辐射贴片为中心的直条形寄生贴片、第一寄生贴片、第二寄生贴片；介质基板下层设有矩形开槽地板、馈电结构及位于宽带低剖面滤波天线下方的反射表面金属板；中部辐  全部
背景技术：
不同频段电磁波信号在天线辐射中会相互干扰，为了滤除不必要的信号，传统设 计方法是将滤波器与天线分别设计进行级联，但这样容易导致器件间阻抗失配，同时天线 的小型化及可集成化也是现今研究的热点，把滤波与天线设计在一起所构成的天线就是滤 波天线。 微带天线的诸多优点，如小型、轻便、易集成、成本低等，使得微带天线被广泛应用 到无线通讯系统中。然微带天线频带较窄也是其最突出的缺点。对于微带天线的带宽扩展， 提出了很多改进技术，例如在微带天线上开缝、挖孔、加金属探针、加非辐射的寄生结构等 等。然而挖孔、加金属探针等方法会导致天线的效率减低、波形裂变、产生高次模、增益降低 等问题。同时，在扩展天线带宽时，很多时候天线并不具有滤波功能。因此，设计一款简单的 增益稳定、不需要额外增加匹配网络的宽频带滤波天线具有重要意义。 现今大部分滤波天线都是单频或双频天线，频带一般都较窄，即使是有部分滤波 天线的频带较宽，也是通过金属化过孔(短路孔)、加金属探针，或者天线阵列实现，如华南 理工大学的钱建锋等在2017年7月申请的专利“一种三频滤波微带缝隙天线”(申请号： 201710533394.0)中就采用了短路柱来获得三频滤波效果；再如中国电子科技集团公司第 五十八研究所的张诚等在2019年1月申请的专利“一种宽频带差分滤波贴片”(申请号： 201920132471.6)中也是采用多层结构及短路孔实现宽频特性。金属化过孔与加金属探针， 工艺上较微带贴片复杂，且在金属探针焊接处会出现焊接痕迹，易引起高次模，从而削弱天 线的辐射能力及增益，而天线阵列实现宽带滤波，会增加天线的尺寸，对于天线小型化与集 成化不利。因此，设计一款低剖面的工艺简单不会因其高次模的滤波天线具有比较重要的 实际应用意义。同时，为了获得更好的辐射特性和增益，一个位于天线下方的反射表面金属 板，用来对电磁波进行反射，调整反射表面金属板与天线的距离，使得反射波与入射波相消 或相长。 因此一款低剖面、高增益、不需要复杂工艺、不会引起高次模的具有滤波效果的宽 频带天线具有重要意义。
技术实现要素：
本发明为解决现有的滤波天线存在剖面大、集成化低，过孔或加金属探针的工艺 复杂及引起高次模的技术问题，提供了一种基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线。 为实现以上发明目的，而采用的技术手段是： 一种基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线，包括介质基板，其上层设有中部辐射 贴片，以及以所述中部辐射贴片为中心的直条形寄生贴片、第一寄生贴片、第二寄生贴片； 3 CN 111585027 A 说　明　书 2/4 页 所述介质基板下层设有矩形开槽地板、馈电结构及位于所述宽带低剖面滤波天线下方的反 射表面金属板； 所述中部辐射贴片顶端开设有直条形缝隙，所述直条形寄生贴片位于直条形缝隙 处，与所述中部辐射贴片耦合，所述第一寄生贴片、第二寄生贴片与所述中部辐射贴片间均 存在耦合空隙。 上述方案中，第一寄生贴片、第二寄生贴片、中部辐射贴片及直条形寄生贴片分别 在三个频率谐振，对应三个工作频率；其中，第一寄生贴片用来获得宽频特性，第二寄生贴 片使天线的整体谐振频率下移，从而减小天线的剖，即通过矩形开槽的地板与中部辐射贴 片及直条形寄生贴片激励获得窄带谐振效果，再通过第一寄生贴片、第二寄生贴片与中部 辐射贴片及直条形寄生贴片的耦合来获得宽频带效果，且能使天线的中心谐振频率下行， 同时改善天线的带外抑制；反射表面金属板对电磁波进行反射，使天线具有单向辐射效果， 及得到更高的增益。 优选的，所述第一寄生贴片为具有二分之一波长的第一寄生贴片，所述第二寄生 贴片为具有四分之一波长的第二寄生贴片。 优选的，所述第一寄生贴片长22mm，所述第二寄生贴片长17.6mm。在本优选方案 中，第一寄生贴片长22mm和第二寄生贴片的长17.6mm，分别约为滤波天线谐振频率段的最 高频点(3.28GHz)和最低频点(2.1GHz)所对应的在微带介质中的波长的二分之一和四分之 一。 优选的，所述第一寄生贴片和第二寄生贴片采用弯折结构，且所述第一寄生贴片 和第二寄生贴片相对中部辐射贴片不对称。在本优选方案中，第一寄生贴片和第二寄生贴 片采用弯折结构，可有效减小天线的尺寸，集成化高。 优选的，所述第一寄生贴片和第二寄生贴片为“匚”形结构。在本优选方案中，第一 寄生贴片和第二寄生贴片采用“匚”形结构，可有效减小天线的尺寸，集成化高。 优选的，所述第一寄生贴片、第二寄生贴片与所述中部辐射贴片间的耦合空隙为 纵向缝隙，所述直条形缝隙以及各耦合空隙的缝隙宽度不完全一致。 优选的，所述矩形开槽地板未全部覆满所述介质基板下层，且所述矩形开槽地板 的矩形槽偏离于该矩形开槽地板的中心开设，从而对所述矩形开槽地板形成一缺口。 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是： 本发明抛弃通常滤波天线设计时所用的通孔、加载短路柱的方法，而通过将天线 与滤波器一体化联合设计构成滤波天线，在使天线具有辐射和滤波两种功能的同时，实现 了天线的小剖面、宽频带等特性。通过在中部辐射贴片周围加载寄生贴片，可实现较好的跨 频带滤波特性和良好的阻抗匹配。使天线增益平坦度好，性能良好，结构简单，在结构中有 效减小天线的尺寸，集成化高，使滤波天线具有结构更紧凑、轻量化和低成本等优势，为设 计一体化通信系统奠定基础，可用于WLAN/WiMAX/4G/5G等系统中。同时用反射表面金属板 用来使天线获得更好的方向性及增益，使得天线可以集成在金属表面。 本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线为微带天线，结构清晰，工艺简单， 重点轻，成本低，适合工业化批量生产。 4 CN 111585027 A 说　明　书 3/4 页 附图说明 图1为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线的结构正视图。 图2为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线的结构侧视图。 图3为无寄生贴片与本发明的有寄生贴片的宽带低剖面滤波天线S参数仿真结果 比较。 图4为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线在垂直方向的天线增益与S 参数结果示意图。 图5为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线2.4GHz处的辐射方向图—— E面和H面仿真结果之一。 图6为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线3GHz处的辐射方向图——E 面和H面仿真结果之一。 图7为本发明的基于寄生贴片的宽带低剖面滤波天线3.5GHz处的辐射方向图—— E面和H面仿真结果之一。