[0005] 针对上述技术的不足，本发明的目的在于实现一种宽带圆极化滤波阵列天线，不仅可以将圆极化特性和滤波特性进行整体设计以减小匹配不好造成的不良影响，而且还能展宽阻抗带宽和轴比带宽，解决了微带天线频段窄的问题，并且增强了天线辐射的方向性和增益。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0007] 一种顺序旋转馈电的宽带圆极化滤波阵列天线，包括从上至下依次设置的介质基板S1、S2、S3、S4、馈电结构；介质基板S1与介质基板S2之间设有一层空气层，该空气层高度小于介质基板S2波长的八分之一；介质基板S3与介质基板S4之间设有同等大小的金属层M1作为接地面。
[0008] 作为优选，介质基板S1、S2、S4的厚度不同，介质基板S2、S3厚度相同；介质基板S1、S2、S2、S4的介电常数相同。
[0009] 所述的介质基板S1的上表面设有四个呈中心对称的寄生贴片P1，每个寄生贴片P1为切角贴片，具体为沿对角线切掉一对顶角上的等腰直角三角形的方形贴片，寄生贴片P1开有开口谐振环a；
[0010] 所述的介质基板S2的上表面设有四个呈中心对称的辐射贴片P2，每个辐射贴片P2为切角贴片，具体为沿对角线切掉一对顶角上的等腰直角三角形的方形贴片，辐射贴片P2开有两条T型缝隙、开口谐振环b；两条T型缝隙轴对称设置；上下对应位置上辐射贴片P2开口谐振环b的开口与寄生贴片P1开口谐振环a的开口朝向相同。
[0011] 两条T型缝隙轴对称设置，且两者间留有一定的空隙；T型缝隙与辐射贴片P2的中心线(此中心线与T型缝隙平行)具有一定的距离d1，用以避免T型缝隙与开口谐振环b引起耦合效应，用以增大阻抗带宽。
[0012] 两条T型缝隙位于开口谐振环b开口侧；
[0013] 辐射贴片P2的馈电点(即金属柱T2与辐射贴片P2的连接点)位于开口谐振环b环内，寄生贴片P1的中心位于开口谐振环a环外。
[0014] 金属柱T1和T2与金属贴片P3连接部分距离为S可调，范围是0.017λg～0.035λg，主要是为了调节阻抗匹配。
[0015] 所述的介质基板S3的上表面设有四个呈中心对称的金属贴片P3；金属贴片P3用于带线‑探针混合馈电，均为大小一致的长方形贴片。
[0016] 作为优选，寄生贴片P11、P12、P13、P14形状尺寸完全相同，依次旋转90°，辐射贴片P21、P22、P23、P24形状尺寸完全相同，依次旋转90°。
[0017] 作为优选，寄生贴片P1、辐射贴片P2、金属贴片P3一一对应，且三者中心点位于同一直线上。
[0018] 作为优选，寄生贴片P1和辐射贴片P2的切角位置一样，用以激励出更多的圆极化特性。
[0019] 作为优选，每个寄生贴片P1的边与介质基板的边均平行；每个辐射贴片P2的边与介质基板的边均平行。
[0020] 所述介质基板S4的下表面印刷有用以产生四路幅度相等、相对相位差依次为0°、90°、180°和270°信号的宽带馈电网络F；宽带馈电网络F由三级组成，第一级是从输入端口Port1输入的Wilkinson功分器；第二级是宽带90°相移网络，一路经过特性阻抗为50Ω的微带线到达C点，另一路经过特性阻抗为30Ω的微带线到达B点；第三级是从B点到输出端口PA和PC以及C点到输出端口PB和PD的180°功分相移网络。四个输出端口PA、PB、PC、PD输出的信号幅度相等，相对相位差依次为0°、90°、180°、270°。
[0021] 所述的馈电结构包括作为探针的2组金属柱T1、T2，金属贴片P3和宽带馈电网络F；四个金属柱T1贯穿第三层介质基板S3、第四层介质基板S4和接地面M1，一端分别与四个金属贴片P3对应连接，另一端则分别与宽带馈电网络F的四个输出端口PA、PB、PC、PD对应连接，上述四个金属柱T1与接地面M1不接触；金属柱T2贯穿介质基板S2，一端分别与四个金属贴片P3对应连接，另一端分别与四个辐射贴片P2对应连接；金属柱T1和金属柱T2在金属贴片P3上的连接位置关于所在金属贴片P3对称轴对称设置。
[0022] 由介质基板S1、S2、S3、S4、馈电结构以及寄生贴片P1、辐射贴片P2、金属贴片P3、金属柱T1、金属柱T2组成四组阵元，四组阵元依次旋转90°组成2*2阵列，馈电网络的四个输出端口的相位也是依次相差90°(逆时针)。
[0023] 作为优选，改变寄生贴片P1和辐射贴片P2的尺寸可对S参数、轴比和天线增益进行调节。
[0024] 作为优选，寄生贴片P1的两个切角c3、c4和辐射贴片P2上的两个切角c1、c2均镜像对称，并且改变其尺寸可调节S参数和轴比。、
[0025] 作为优选，寄生贴片P1上的开口谐振环a和辐射贴片P2上的开口谐振环b产生滤波特性，通过调节开口谐振环a的长宽、寄生贴片P1中心点与开口谐振环a非开口所在长边的距离(d2)可改变高频段增益零点的频率和带外抑制程度，通过调节开口谐振环b的长宽、辐射贴片P2馈电点与开口谐振环b非开口所在长边的距离(d3)可改变低频段增益零点的频率和带外抑制程度。
[0026] 作为优选，微带线的阻抗包含30Ω，45Ω，50Ω和70.7Ω，其中在宽带90°相移网络中，特性阻抗为30Ω的微带线中心连接长度λ/2、特性阻抗为45Ω的开路微带线，起到阻抗匹配的作用。
[0027] 工作过程：本发明主要通过三个方式展宽带宽，一是增加堆叠寄生贴片，二是在辐射贴片上蚀刻T形缝隙，三是通过宽带馈电网络F和带线‑探针混合馈电进行结合，共同馈电。信号通过宽带馈电网络F分别从四个输出端口输出，四个输出端口的信号相位依次相差90°，经金属柱T2、长方形金属贴片P3、金属柱T1输入到辐射贴片P2。辐射贴片P2通过单馈点产生两个相互正交、幅度相等的简并模，切角C1和C2是简并模分离单元，可使两个简并模发生分离，进而产生两个不同的谐振点，当工作频率选在这两个谐振点之间时，一个模的等效阻抗相角超前45°，另一个模的等效阻抗相角滞后45°，从而产生90°相位差，由此实现圆极化。辐射贴片P2辐射出的能量通过耦合进入到寄生贴片P1中，寄生贴片P2的两个切角C3、C4起到了与辐射贴片两个切角C1、C2相同的作用，即又产生了两个不同的谐振点。当工作频率选在上述四个谐振点之间时，轴比带宽就能得到显著展宽。此外，为了进一步展宽带宽，在辐射贴片P2上蚀刻了一对T形缝隙，并且将天线单元组成了2×2阵列。然后，还在寄生贴片P1和辐射贴片P2上各蚀刻了一个开口谐振环，当这两个谐振环谐振时，能量不能有效辐射从而产生了两个辐射零点，实现了滤波功能，通过调整开口谐振环的尺寸，可以调节辐射零点的位置，并且增强带外抑制。
[0028] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：
[0029] 本发明提出的一种顺序旋转馈电的宽带圆极化滤波阵列天线，采用带线‑探针混合馈点与宽带馈电网络结合，极大的展宽了阻抗带宽。
[0030] 本发明提出的一种顺序旋转馈电的宽带圆极化滤波阵列天线，采用T形缝隙使得阻抗带宽进一步扩展，并且对圆极化特性也有一定的优化。
[0031] 本发明提出的一种顺序旋转馈电的宽带圆极化滤波阵列天线，采用堆叠式寄生贴片，不仅可以展宽阻抗带宽，还能增加轴比带宽。
[0032] 本发明提出的一种顺序旋转馈电的宽带圆极化滤波阵列天线，将滤波性能直接通过天线本身实现，避免了引入滤波器而造成的体积增大和插入损耗，降低了结构复杂度。
