圆极化滤波天线

CP 滤波天线的设计理念可以概括为四类。

1、简单地将 CP 天线和带通滤波器连接在一起是第一种也是最直接的方法。尽管这种做法很容易实现，但对降低系统体积和插入损耗几乎没有帮助。

 

2、利用滤波馈电网络来激励 CP 辐射体。多个谐振器通常构成这种类型的滤波馈电网络。在将传统的滤波器合成技术应用于馈电网络和 CP 辐射器的协同设计之前，CP 辐射器被视为最后阶段的谐振器。基于这种设计方法可以很容易地获得令人满意的滤波响应。然而，谐振器引入的笨重馈电网络和显着的插入损耗一直是一个不可忽视的棘手问题。

 

3、利用滤波功率分配网络为辐射器供电。这种功率分配网络提供了两个正交滤波馈线，具有固有的 90° 相位差和相等幅度的输出，因此可以激励辐射器以产生滤波 CP 特性。它们的过滤特性可以通过使用λ /2谐振器，以及λ /2 和λ /4谐振器、色散延迟线和腔体滤波器。还可以采用滤波正交耦合器、双模腔和两个正交谐振器来实现更紧凑的馈电电路。

 

4、基于融合设计。这种设计强调在辐射器或 CP 天线的馈电结构上引入特定结构，以产生多个辐射零点，从而产生带通滤波响应。这些特殊结构包括导电回路定制设计的馈电、蚀刻槽、腔背衬贴片、寄生元件等。

 

通过短路、开路短截线或寄生带来修改天线馈电网络。在这些设计中，当能量被困在馈电网络中并且无法有效地传输到天线时，就会生成辐射零点（或传输零点）。如下图所示，

 

DRA 被激励出 HEM（11δ）模式，其辐射方式类似于水平磁偶极子。为了获得用于磁场抵消的额外磁偶极子，在 DRA 内部引入了一个由三个垂直铜柱和一个水平矩形铜带组成的双环结构。水平铜带连接 DRA 顶部的三个柱子。它的长度为Lp 和宽Wp .每个柱子的直径为d 以及分离Dp 从其相邻的柱子。左右柱焊接到接地平面上，而中柱穿过其中心的圆形槽并连接到馈线。圆柱形 DRA 的近场分布如下，

 

该双环结构的场有三个环，即左环、右环和由外周形成的大环。每种情况下，H场在中心最强，可以用磁偶极子来建模。如果两个磁场大小相等但方向相反，DRA和环路的H场将被抵消。因此，通过适当调整H场的振幅和相位，可以获得辐射零点。

为了激发CP场，DRA被旋转，直到其长轴与y轴成45°。如下图所示，

 

辐射抵消的概念被扩展以获得CP滤波响应。两个正交简并模受到椭圆截面和两个凹口的扰动，以产生CP场。当它们具有相同的幅度，相位差为90°时，可以产生CP场。

在CP设计中，HEM11δ模式的共极场是右手CP（RHCP）。因此，双环结构应提供具有相反相位的额外RHCP字段。椭圆DR用作双环结构的LP到CP偏振器。换句话说，它将双环的LP场转换为反相的RHCP场，以抵消HEM11δ模式的CP场。

与LP的情况一样，当DRA模式和双环结构的H场大小相等但相位相反时，它们会相互抵消，从而获得辐射零点。

[1] H. -T. Hu, K. Fai Chan and C. H. Chan, "60 GHz Planar Circular-Polarized Filtering Antenna and Its Integrated Design With Folded Reflectarray," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 12, pp. 8958-8970, Dec. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3470233. 

[2] Y.-T. Liu, K. W. Leung, J. Ren, and Y.-X. Sun, “Linearly and Circularly Polarized Filtering Dielectric Resonator Antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 6, pp. 3629–3640, Jun. 2019, doi: 10.1109/TAP.2019.2902670.