本發(fā)明涉及天線，尤其是涉及一種波形選擇天線。

背景技術(shù)：

1、高功率電磁信號，如電磁脈沖(emp)和高空核爆電磁脈沖(hemp)，能夠通過無線通信系統(tǒng)中天線的縫隙滲透到無線通信系統(tǒng)內(nèi)部，這可能干擾或甚至損壞無線通信系統(tǒng)中的敏感設備。在這些高功率電磁信號產(chǎn)生的強電磁脈沖環(huán)境中，敏感設備內(nèi)部的敏感元件尤其容易受到影響，從而影響敏感設備的正常運行。

2、近年來，有研究人員研究并提出了具有波形選擇特性的電磁元件，即波形選擇平面結(jié)構(gòu)。在無線通信系統(tǒng)中增加波形選擇平面結(jié)構(gòu)，通過波形選擇平面結(jié)構(gòu)與天線配合使用，能夠抵抗高功率電磁信號。

3、現(xiàn)有的波形選擇平面結(jié)構(gòu)多采用波形選擇超表面技術(shù)實現(xiàn)。例如程用志等人提出一種在相同頻率下可以選擇性吸收特定脈沖波的非線性電路超表面吸收器，該非線性電路超表面吸收器由集成有二極管與電阻電容并聯(lián)構(gòu)成的非線性電路的金屬方環(huán)形諧振器、中間介質(zhì)基板隔離成和底部接地層組成。雖然，波形選擇平面結(jié)構(gòu)與天線配合使用，能夠抵抗高功率電磁信號，但是同時也增加了無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復雜度，對其小型化造成不良影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將波形選擇平面結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)一體化，兼具波形選擇平面結(jié)構(gòu)功能與天線功能，在用于無線通信系統(tǒng)時，能夠降低其結(jié)構(gòu)復雜度的波形選擇天線。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種波形選擇天線，包括第一金屬結(jié)構(gòu)、第二金屬結(jié)構(gòu)、波形選擇結(jié)構(gòu)以及饋電結(jié)構(gòu)，所述的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述的第二金屬結(jié)構(gòu)連接，所述的第二金屬結(jié)構(gòu)和所述的波形選擇結(jié)構(gòu)連接，所述的第一金屬結(jié)構(gòu)通過在金屬貼片結(jié)構(gòu)上開設縫隙形成內(nèi)部具有圓形環(huán)路和端部截斷的偶極子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，所述的第二金屬結(jié)構(gòu)采用微帶線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；當自由空間的電磁波輻射到所述的第一金屬結(jié)構(gòu)上時，如果該電磁波為連續(xù)信號，此時所述的波形選擇結(jié)構(gòu)不能屏蔽該電磁波，該電磁波會在所述的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述的第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，進而通過所述的第二金屬結(jié)構(gòu)傳輸?shù)剿龅酿侂娊Y(jié)構(gòu)處，實現(xiàn)外部電磁波的接收，如果該電磁波為脈沖信號，此時所述的波形選擇結(jié)構(gòu)能夠屏蔽掉該電磁波，該電磁波不會在所述的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述的第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，所述的第二金屬結(jié)構(gòu)不能將該電磁波傳輸?shù)剿龅酿侂娊Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外部電磁波的屏蔽；當所述的饋電結(jié)構(gòu)將射頻信號饋入所述的第二金屬結(jié)構(gòu)時，如果射頻信號是連續(xù)信號，此時所述的波形選擇結(jié)構(gòu)不能屏蔽該射頻信號，該射頻信號會在所述的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述的第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，進而通過所述的第一金屬結(jié)構(gòu)輻射出去，實現(xiàn)射頻信號的輸出；如果射頻信號是脈沖信號，此時所述的波形選擇結(jié)構(gòu)能夠屏蔽該射頻信號，該射頻信號在所述的第一金屬結(jié)構(gòu)和所述的第二金屬結(jié)構(gòu)之間不能形成震蕩，所述的第一金屬結(jié)構(gòu)不能將該射頻信號輻射出去，實現(xiàn)射頻信號的屏蔽。

3、所述的一種波形選擇天線還包括第一介質(zhì)基板和第二介質(zhì)基板，所述的第一介質(zhì)基板和所述的第二介質(zhì)基板均為長方體結(jié)構(gòu)，將所述的第一介質(zhì)基板的長度方向作為左右方向，寬度方向作為前后方向，厚度方向作為上下方向，所述的第二介質(zhì)基板的長度方向沿左右方向，寬度方向沿前后方向，厚度方向沿上下方向，所述的第一介質(zhì)基板的長度等于其寬度，所述的第一介質(zhì)基板設置在所述的第二介質(zhì)基板上方，所述的第一介質(zhì)基板的下表面與所述的第二介質(zhì)基板的上表面呈貼合狀態(tài)，所述的第一介質(zhì)基板的前端面與所述的第二介質(zhì)基板的前端面位于同一平面，所述的第一介質(zhì)基板的后端面與所述的第二介質(zhì)基板的后端面位于同一平面，所述的第一介質(zhì)基板的左端面與所述的第二介質(zhì)基板的左端面位于同一平面，所述的第一介質(zhì)基板的右端面與所述的第二介質(zhì)基板的右端面位于同一平面，所述的第一金屬結(jié)構(gòu)設置在所述的第一介質(zhì)基板的上表面，所述的第二金屬結(jié)構(gòu)設置在所述的第二介質(zhì)基板的上表面，所述的波形選擇結(jié)構(gòu)設置在所述的第二介質(zhì)基板的下表面。

4、所述的第一金屬結(jié)構(gòu)包括附著在所述的第一介質(zhì)基板的上表面的第一金屬塊，所述的第一金屬塊為長方形，所述的第一金屬塊的長度方向沿左右方向，寬度方向沿前后方向，所述的第一金屬塊的寬度小于所述的第一介質(zhì)基板的寬度，所述的第一金屬塊的前端面與所述的第一介質(zhì)基板的前端面位于同一平面，所述的第一金屬塊的右端面與所述的第一介質(zhì)基板的右端面位于同一平面，所述的第一金屬塊的左端面與所述的第一介質(zhì)基板的左端面位于同一平面，所述的第一金屬塊上設置有第一開口，所述的第一介質(zhì)基板的上表面在所述的第一開口處暴露出來，所述的第一開口的外邊緣由四條圓弧形邊依次首尾連接圍成，四條圓弧形邊按照前后左右方位分布，將位于前側(cè)的圓弧形邊稱為第一圓弧形邊，將位于后側(cè)的圓弧形邊稱為第二圓弧形邊，將位于左側(cè)的圓弧形邊稱為第三圓弧形邊，將位于右側(cè)的圓弧形邊稱為第四圓弧形邊，所述的第一圓弧形邊向后側(cè)凸起，所述的第二圓弧形邊向前側(cè)凸起，所述的第三圓弧形邊向左側(cè)凸起，所述的第四圓弧形邊向右側(cè)凸起，將使所述的第一介質(zhì)基板呈左右對稱的平面稱為第一平面，將使所述的第一介質(zhì)基板呈前后對稱的平面稱為第二平面，所述的第一平面使所述的第一圓弧形邊呈左右對稱，所述的第一圓弧形邊與所述的第二圓弧形邊關(guān)于所述的第二平面呈前后對稱，所述的第二平面使所述的第三圓弧形邊呈前后對稱，所述的第三圓弧形邊與所述的第四圓弧形邊關(guān)于所述的第一平面呈前后對稱，如果將所述的第二平面向前平移一段距離，將會與所述的第一圓弧形邊相切，如果將所述的第二平面向后平移一段距離，將會與所述的第二圓弧形邊相切，如果將所述的第一介質(zhì)基板的左端面向右平移一段距離，將會與所述的第三圓弧形邊相切，如果將所述的第一介質(zhì)基板的右端面向左平移一段距離，將會與所述的第四圓弧形邊相切。

5、所述的第二金屬結(jié)構(gòu)包括第二金屬塊、第三金屬塊和第四金屬塊，所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊和所述的第四金屬塊均為長方形，且其長度方向均沿前后方向，寬度方向均沿左右方向，所述的第二介質(zhì)基板上表面開設有向下凹陷的三個矩形凹槽，三個矩形凹槽均從所述的第二介質(zhì)基板的后端面開始向前延伸，將三個矩形凹槽分別稱為第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，所述的第二金屬塊嵌入所述的第一凹槽內(nèi)將其填滿，所述的第三金屬塊嵌入所述的第二凹槽內(nèi)將其填滿，所述的第三金屬塊嵌入所述的第三凹槽內(nèi)將其填滿，所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊和所述的第四金屬塊的后端均與所述的第二介質(zhì)基板的后端面位于同一平面，所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊和所述的第四金屬塊的上端面均與所述的第二介質(zhì)基板的上端面貼合，所述的第二金屬塊的左端位于所述的第二介質(zhì)基板的左端面的右側(cè)，所述的第二金屬塊的前端位于所述的第二平面上，所述的第三金屬塊位于所述的第二金屬塊的右側(cè)，所述的第三金屬塊的左端與所述的第二金屬塊的右端之間具有一段距離，所述的第一平面使所述的第三金屬塊呈左右對稱，所述的第三金屬塊的前端位于所述的第二平面的前側(cè)，且當所述的第三金屬塊和所述的第一開口垂直映射到同一平面時，所述的第三金屬塊的前端落在所述的第一開口的前側(cè)區(qū)域，所述的第四金屬塊位于所述的第三金屬塊的右側(cè)，所述的第二金屬塊與所述的第四金屬塊關(guān)于所述的第一平面呈左右對稱。

6、所述的波形選擇結(jié)構(gòu)包括第五金屬塊、第六金屬塊、第七金屬塊和濾波電路，所述的第五金屬塊、所述的第六金屬塊和所述的第七金屬塊均附著在所述的第二介質(zhì)基板的下端面上，所述的第五金屬塊、所述的第六金屬塊和所述的第七金屬塊均為長方形，且其長度方向均沿前后方向，寬度方向均沿左右方向，所述的第五金屬塊、所述的第六金屬塊和所述的第七金屬塊的后端位于同一直線，該直線位于所述的第二介質(zhì)基板的后端面所在平面的前側(cè)，所述的第五金屬塊、所述的第六金屬塊和所述的第七金屬塊的前端位于同一直線，該直線位于所述的第二平面的后側(cè)，與所述的第二平面之間具有一段距離，所述的第五金屬塊的左端位于所述的第二介質(zhì)基板的左端面所在平面的右側(cè)，且所述的第五金屬塊的左端與所述的第二介質(zhì)基板的左端面所在平面之間的距離小于所述的第二金屬塊的左端與所述的第一介質(zhì)基板的左端面所在平面之間的距離，所述的第六金屬塊位于所述的第五金屬塊的右側(cè)，所述的第六金屬塊的左端和所述的第五金屬塊的右端之間具有一段距離，所述的第一平面使所述的第六金屬塊呈左右對稱，所述的第七金屬塊位于所述的第六金屬塊的右側(cè)，所述的第五金屬塊與所述的第七金屬塊關(guān)于所述的第一平面呈左右對稱，如果所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊、所述的第五金屬塊和所述的第六金屬塊垂直映射到同一平面，所述的第六金屬塊的左端將與所述的第三金屬塊的左端重合，所述的第六金屬塊的右端將與所述的第三金屬塊的右端重合，所述的第五金屬塊的右端將位于所述的第二金屬塊的左端和右端之間；所述的濾波電路包括兩個濾波模塊，將兩個濾波模塊分別稱為第一濾波模塊和第二濾波模塊，所述的第一濾波模塊設置在所述的第五金屬塊和所述的第六金屬塊之間，所述的第一濾波模塊包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電容和第一電阻，所述的第一二極管、所述的第二二極管、所述的第三二極管和所述的第四二極管均為肖特基二極管，所述的第一二極管的陽極和所述的第五金屬塊連接，所述的第一二極管的陰極、所述的第一電容的一端、所述的第一電阻的一端和所述的第二二極管的陰極連接，所述的第二二極管的陽極和所述的第六金屬塊連接，所述的第三二極管的陰極和所述的第五金屬塊連接，所述的第三二極管的陽極、所述的第一電容的另一端、所述的第一電阻的另一端和所述的第四二極管的陽極連接，所述的第四二極管的陰極和所述的第六金屬塊連接；所述的第二濾波模塊包括第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第二電容和第二電阻，所述的第五二極管、所述的第六二極管、所述的第七二極管和所述的第八二極管均為肖特基二極管，所述的第五二極管的陽極和所述的第六金屬塊連接，所述的第五二極管的陰極、所述的第二電容的一端、所述的第二電阻的一端和所述的第六二極管的陰極連接，所述的第六二極管的陽極和所述的第七金屬塊連接，所述的第七二極管的陰極和所述的第六金屬塊連接，所述的第七二極管的陽極、所述的第二電容的另一端、所述的第二電阻的另一端和所述的第八二極管的陽極連接，所述的第八二極管的陰極和所述的第七金屬塊連接。

7、所述的第一介質(zhì)基板上開設有第一金屬化通孔以及有兩組金屬化通孔，所述的第一金屬化通孔為圓柱形孔，所述的第一金屬化通孔從上到下貫穿所述的第一介質(zhì)基板，所述的第一金屬化通孔的軸線所在直線位于所述的第一圓弧形邊的前側(cè)，所述的第一金屬化通孔的軸線所在直線與所述的第一圓弧形邊上任意點的距離均大于所述的第一金屬化通孔的半徑，所述的第一金屬化通孔的上端與所述的第一金屬塊的下端呈貼合狀態(tài)，所述的第一金屬化通孔的下端與所述的第三金屬塊的上端呈貼合狀態(tài)；將兩組金屬化通孔分別稱為第一組金屬化通孔和第二組金屬化通孔；所述的第一組金屬化通孔包括多個從上到下貫穿所述的第一介質(zhì)基板的金屬化通孔，多個金屬化通孔均為圓柱形孔，且直徑均與所述的第一金屬化通孔的直徑相同，多個金屬化通孔從前向后均勻間隔分布，多個金屬化通孔的軸線位于同一平面，且該平面平行于所述的第一平面，將該平面稱為第三平面，所述的第三平面位于所述的第二金屬塊的右端所在直線的左側(cè)，且兩者之間的距離大于所述的金屬化通孔的半徑，所述的第三平面位于所述的第五金屬塊的右端所在直線的右側(cè)，且兩者之間的距離大于所述的金屬化通孔的半徑，多個金屬化通孔的上端均與所述的第一金屬塊的下端呈貼合狀態(tài)，多個金屬化通孔的下端均與所述的第二金屬層的下端呈貼合狀態(tài)，所述的第一組金屬化通孔中，位于最前面的一個金屬化通孔位于所述的第二圓弧形邊的后側(cè)，且該金屬化通孔的軸線所在直線與所述的第二圓弧形邊上任意點的距離均大于該金屬化通孔的半徑，位于最后面的一個金屬化通孔的軸線所在直線位于所述的第五金屬塊的前端所在直線的前側(cè)，且兩者之間的距離大于該金屬化通孔的半徑；所述的第一組金屬化通孔和所述的第二組金屬化通孔關(guān)于所述的第一平面呈左右對稱；所述的第二介質(zhì)基板上開設有從上到下貫穿的第二金屬化通孔、第三金屬化通孔和第四金屬化通孔，所述的第二金屬化通孔的上端與所述的第二金屬塊的下端呈貼合狀態(tài)，所述的第三金屬化通孔的上端與所述的第三金屬塊的下端呈貼合狀態(tài)，所述的第四金屬化通孔的上端與所述的第四金屬塊的下端呈貼合狀態(tài)，所述的第二金屬化通孔的下端與所述的第五金屬塊的上端呈貼合狀態(tài)，所述的第三金屬化通孔的下端與所述的第六金屬塊的上端呈貼合狀態(tài)，所述的第四金屬化通孔的下端與所述的第七金屬塊的上端呈貼合狀態(tài)；所述的第二金屬化通孔、所述的第三金屬化通孔和所述的第四金屬化通孔直徑相同，且軸線位于同一平面，將該平面稱為第四平面，所述的第四平面位于所述的第一金屬塊的后端和所述的第一介質(zhì)基本的后端所在平面之間，所述的第四平面與所述的第一金屬塊的后端之間的距離大于所述的第二金屬化通孔的半徑，所述的第四平面和所述的第一介質(zhì)基本的后端所在平面之間的距離大于所述的第二金屬化通孔的半徑。

8、所述的饋電結(jié)構(gòu)包括同軸饋電線，所述的同軸饋電線用于將射頻信號饋入所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊和所述的第四金屬塊，以及用于接收所述的第二金屬塊、所述的第三金屬塊和所述的第四金屬塊傳輸過來的電磁波。

9、所述的第一介質(zhì)基板和所述的第二介質(zhì)基板的寬度均為60mm，所述的第一介質(zhì)基板和所述的第二介質(zhì)基板的長度均為60mm，所述的第一介質(zhì)基板和所述的第二介質(zhì)基板的厚度均為0.8mm，所述的第一金屬塊的長度為60mm，寬度為59.5mm、厚度為0.018mm，所述的第一圓弧形邊的半徑為29.8mm，弧心角為61.2度，所述的第三圓弧形邊的半徑為30mm，弧心角為117度；所述的第二金屬塊的長度為30mm、寬度為1.8mm、厚度為0.018mm，所述的第三金屬塊的長度為32mm、寬度為2mm、厚度為0.018mm，所述的第四金屬塊的長度為30mm、寬度為1.8mm、厚度為0.018mm，所述的第二金屬塊的左端與所述的第二介質(zhì)基板的左端面所在平面之間的距離為27mm，所述的第二金屬塊的右端與所述的第三金屬塊的左端之間的距離為0.2mm，所述的第五金屬塊的長度為6.9mm，所述的第五金屬塊的寬度為1.5mm，所述的第五金屬塊的厚度為0.018mm，所述的第六金屬塊的長度為6.9mm，所述的第六金屬塊的寬度為2mm，所述的第六金屬塊的厚度為0.018mm，所述的第七金屬塊的長度為6.9mm，所述的第七金屬塊寬度為1.5mm，所述的第七金屬塊的厚度為0.018mm，所述的第五金屬塊、所述的第六金屬塊和所述的第七金屬塊的后端所在直線與所述的第二介質(zhì)基板的后端面所在平面之間的距離為0.1mm，所述的第五金屬塊的左端與所述的第二介質(zhì)基板的左端面所在平面之間的距離為25.9mm，所述的第五金屬塊的右端與所述的第六金屬塊的左端之間的距離為1.6mm，所述的第一金屬化通孔、所述的第二金屬化通孔、所述的第三金屬化通孔和所述的第四金屬化通孔的直徑均為0.2mm，所述的第一組金屬化通孔包括55個金屬化通孔，所述的第一組金屬化通孔中，相鄰兩個金屬化通孔的中心間距為0.4mm。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于通過第一金屬結(jié)構(gòu)、第二金屬結(jié)構(gòu)、波形選擇結(jié)構(gòu)以及饋電結(jié)構(gòu)構(gòu)成波形選擇天線，當自由空間的電磁波輻射到第一金屬結(jié)構(gòu)上時，如果該電磁波為連續(xù)信號，此時波形選擇結(jié)構(gòu)不能屏蔽該電磁波，該電磁波會在第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，進而通過第二金屬結(jié)構(gòu)傳輸?shù)金侂娊Y(jié)構(gòu)處，實現(xiàn)外部電磁波的接收，如果該電磁波為脈沖信號，此時波形選擇結(jié)構(gòu)能夠屏蔽掉該電磁波，該電磁波不會在第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，第二金屬結(jié)構(gòu)不能將該電磁波傳輸?shù)金侂娊Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外部電磁波的屏蔽；當饋電結(jié)構(gòu)將射頻信號饋入第二金屬結(jié)構(gòu)時，如果射頻信號是連續(xù)信號，此時波形選擇結(jié)構(gòu)不能屏蔽該射頻信號，該射頻信號會在第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)之間形成震蕩，進而通過第一金屬結(jié)構(gòu)輻射出去，實現(xiàn)射頻信號的輸出；如果射頻信號是脈沖信號，此時波形選擇結(jié)構(gòu)能夠屏蔽該射頻信號，該射頻信號在第一金屬結(jié)構(gòu)和第二金屬結(jié)構(gòu)之間不能形成震蕩，第一金屬結(jié)構(gòu)不能將該射頻信號輻射出去，實現(xiàn)射頻信號的屏蔽，由此，本發(fā)明將波形選擇平面結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)一體化，兼具波形選擇平面結(jié)構(gòu)功能與天線功能，在用于無線通信系統(tǒng)時，能夠降低其結(jié)構(gòu)復雜度。