寬帶諧波抑制天線設(shè)計

　　微波能量采集技術(shù)是以空間為媒介收集周圍環(huán)境中的電磁波，相比于風(fēng)能、太陽能等，具有隨距離變化時接收功率可控，供能持續(xù)，受環(huán)境影響較弱等優(yōu)點(diǎn)，因此受到越來越多的關(guān)注。由于天線較寬的帶寬能夠提高可接收的微波能量的頻率范圍，對二次以上諧波良好的抑制能力可以保證整流的效率，因此寬帶的諧波抑制是能量采集技術(shù)和整流天線的發(fā)展方向之一。

　　一個完整的整流天線包括接收天線和整流電路兩個部分。其中整流二極管是整流電路的關(guān)鍵元件，起到將高頻能量轉(zhuǎn)換為直流的作用。由于二極管是非線性元件，整流時會產(chǎn)生二次、三次諧波，這些諧波有可能會從天線中再次輻射出去從而造成能量的損失，因此需要對高次諧波進(jìn)行抑制。

　　通常實現(xiàn)諧波抑制的方法有兩種：一種是采用改變天線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)諧波抑制的方法，在矩形貼片上加載U形縫隙從而改變電流路徑，使得天線高次模的諧振頻率從高次諧波頻率上移開，實現(xiàn)諧波的抑制。但是該類天線帶寬一般較窄。也可以通過在天線饋線上加載低通濾波器，利用低通濾波器的濾波特性來抑制高次諧波。這種方法對天線的輻射特性影響不大，易于實現(xiàn)寬帶。比如文獻(xiàn)采用傳統(tǒng)的階躍阻抗低通濾波器，文獻(xiàn)采用五階切比雪夫低通濾波器設(shè)計，耐高次諧波具有良好的抑制能力。但是文獻(xiàn)只是針對單一頻率進(jìn)行設(shè)計，因此無法應(yīng)用于寬帶諧波抑制天線中。目前具有諧波抑制能力的天線工作帶寬均較窄，關(guān)于寬帶諧波抑制天線的文章比較少見。

　　本文采用U形縫隙微帶天線結(jié)合饋線上加載的C-CMRC低通濾波器，設(shè)計了一種工作頻率在2.2GHz-2.6 GHz的寬帶諧波抑制天線。微帶天線采用加載U形縫隙和加入空氣層的多層結(jié)構(gòu)來展寬阻抗帶寬，天線-10 dB阻抗帶寬約為18%。通過在饋線上加入C-CMRC和開路短截線電路，引入多個傳輸零點(diǎn)，實現(xiàn)了對二次諧波和三次諧波的寬帶抑制，仿真得到的通帶帶寬約為18%，對原天線的性能影響很小。這種微帶天線的結(jié)構(gòu)緊湊、加工簡單，工作頻段覆蓋了包括無線網(wǎng)絡(luò)信號在內(nèi)的ISM頻段、手機(jī)4G通信頻段等，可接收的頻率范圍較大。