一种结构简单的滤波短路贴片天线

微带天线广泛应用于军事和民用领域，将滤波功能集成到该类天线中，实现带外信号抑制的同时可有效减小射频前端的总体尺寸。本文在微带贴片天线的基础上，设计了一种结构简单的滤波短路贴片天线。该天线由一个刻有J形缝隙的短路辐射贴片和一个短路寄生贴片组成。J形缝隙与寄生贴片分别在低/高频带引入辐射零点，以实现天线的滤波响应。测试结果表明，该天线的阻抗带宽3.7% (4.76~4.94 GHz)，带内增益约5.0 dBi，E面半功率波束宽度约100˚，带外辐射抑制大于12.6 dB。

天线和滤波器是射频前端的两个关键部件，将滤波功能集成到天线中得到结构紧凑的滤波天线，可以有效减少射频前端的整体尺寸[1] [2]。微带贴片天线因其低剖面、小尺寸、易加工等特点，在航天器、卫星和导弹以及无线通信等领域有着广泛的应用[3]。故将滤波功能集成到微带贴片天线中吸引了许多学者的研究兴趣[4] [5] [6] [7]。

目前滤波天线的设计方法主要有三种。第一种是将滤波器的最后一级谐振器替代为天线辐射体[8] [9]。

第二种是将滤波电路集成到天线的馈电网络中[10] [11]。

但是上述两种方法滤波电路占据了较大的尺寸， 同时引入了额外的损耗。

第三种是引入简单寄生结构， 产生带外辐射零点[12] [13]， 这种方法避免了滤波电路带来的损耗。如文献[12]在常规微带天线上引入U 形缝隙、短路过孔、以及层叠贴片产生带外辐射零点， 设计了一款高增益滤波贴片天线。文献[13]在辐射贴片上添加共生贴片以及周围添加寄生贴片，设计了一款宽带微带滤波天线。但在这些滤波贴片天线中，寄生结构增大了原始天线的尺寸，且结构较为复杂。

本文基于常规的微带贴片天线，设计了一种新型的结构简单的滤波短路贴片天线。该天线具有良好的带内辐射性能，在带外存在两个辐射零点，带外辐射抑制大于12.6 dB。

2. 短路贴片天线 2.1. 天线结构 如图1 所示，短路贴片天线在常规微带贴片天线的基础上演化而来，其中由探针直接激励的贴片为 Figure 1. (a) Conventional microstrip patch antenna; (b) Shorted-patch antenna 图1. (a) 常规微带贴片天线；(b) 短路贴片天线