[发明专利]垂直极化定向印刷滤波天线无效
申请号: | 201110406561.8 | 申请日: | 2011-12-09 |
公开(公告)号: | CN102522627A | 公开(公告)日: | 2012-06-27 |
发明(设计)人: | 余晨;洪伟;蒯振起 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | H01Q1/38 | 分类号: | H01Q1/38;H01Q13/08;H01Q21/00;H01P1/20;H01P1/203 |
代理公司: | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人: | 柏尚春 |
地址: | 210096*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 垂直 极化 定向 印刷 滤波 天线 | ||
技术领域
本发明属于通信技术应用领域,具体涉及一种垂直极化定向滤波天线。垂直极化定向滤波天线,是将具有垂直极化定向辐射特性的辐射阵列和基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)滤波器进行联合设计,滤波天线在保持垂直极化定向辐射特性的同时,可以很好地滤除工作频带外杂散信号。
背景技术
近年来,无线通信技术得到了快速发展,并获得了广泛应用。天线是无线通信系统的关键部件,其中定向天线具有在某范围辐射角度内增益高的特点。现代通信系统要求低成本、易制作、易于与其他微波射频平面电路集成的天线。目前低频通信已经趋向饱和,于是,高频段、易制作、易集成的天线成为新的研究热点之一。
通常,独立的辐射单元增益较低,如需提高增益,可以采用阵列结构。但是,随着频率的提高,比如在Ku波段,复杂的馈电网络会带来损耗大、寄生辐射强等问题。
印刷串馈微带贴片阵列,具有垂直极化定向辐射特性,其结构特点决定它具有良好的交叉极化特性,同时增益和波束宽度都容易控制,可以通过增加贴片数目来提高辐射增益,通过改变背面金属地宽度来改变波束宽度,以满足不同应用需求。
SIW作为一种平面电路,具有结构封闭,损耗小、寄生辐射弱的特点,适合高频段通信系统应用。基于SIW技术的滤波器Q值高、损耗小、易制作、加工精度高,和常用的微带或者腔体滤波器相比,有着明显优势。
发明内容
技术问题:本发明提出一种垂直极化定向印刷滤波天线,该天线易于制作、加工精度高,在较高频率,例如Ku波段,尤其适用。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明提出一种垂直极化定向印刷滤波天线,该滤波天线为三层结构,中间是介质层,介质层正面是上表面金属层,介质层的背面全部是金属层,称为下表面金属层;
垂直极化定向印刷滤波天线为三层结构,中间是介质层,介质层正面是上表面金属层,介质层的背面全部是金属层,称为下表面金属层;
在上表面金属层的一端设有微带线,微带线通过微带渐变线和SIW传输线相连接;在SIW传输线上,设有由金属化通孔构成的SIW感性窗口滤波器的耦合窗口和SIW感性窗口滤波器的谐振腔;
SIW传输线通过渐变型微带线和串馈微带贴片阵列连接;串馈微带贴片阵列的微带金属贴片印刷在介质层的正面;相邻的金属贴片由金属连接线连接。
所述的SIW传输线由两排相距一定距离的、位于上表面金属层与下表面金属层之间的、穿过介质层的金属化通孔构成。
所述的SIW传输线两边金属化通孔之间的距离是SIW传输线宽度。
所述的串馈微带贴片阵列为辐射部分,金属贴片印刷在介质层的正面,共4个金属贴片。
所述的SIW感性窗口滤波器采用SIW三阶感性窗口滤波器。
有益效果:本发明基于印刷PCB工艺,采用具有垂直极化定向辐射特性的辐射阵列和基于SIW技术的滤波器结构,设计出垂直极化定向印刷滤波天线。SIW感性窗口滤波器和辐射阵列协同工作,只有通过SIW滤波器的信号才能激励辐射阵列。SIW感性窗口滤波器作为射频前端滤波器和辐射阵列直接相连,可以避免通用的电缆连接带来的损耗。
SIW损耗小、寄生辐射极低、呈平面结构、易于采用标准PCB工艺加工,串馈微带贴片阵列同样易于采用标准PCB工艺加工。整个垂直极化定向印刷滤波天线易与其他微波射频电路集成。采用PCB工艺制作的垂直极化定向印刷滤波天线,加工精度高,在高频段,例如Ku波段,可以有效解决电路尺寸小、制作难的问题,同时加工成本低、易于批量生产。
垂直极化定向印刷滤波天线,可以很好的滤除工作频带外杂散信号,有效改善单独天线的输入端反射系数,同时保持天线的辐射特性不变。滤波天线具有垂直极化定向辐射特性,垂直极化天线不易产生极化电流,可以有效避免能量衰减,确保信号传播;定向天线将在特定角度范围内产生强辐射。
通过改变金属贴片的数目,可以容易地控制滤波天线的增益;通过改变介质背面金属地的宽度,可以容易地控制滤波天线的波束宽度。
垂直极化定向印刷滤波天线是一种平面天线,在组成多输入多输出(MIMO)阵列时,多个滤波天线可以集成在同一块介质板上,可以保证整个阵列的一致性。
在高频段,例如在Ku频段,由SIW滤波器和串馈印刷微带贴片构成的垂直极化定向印刷滤波天线,寄生辐射弱、交叉极化特性良好。
附图说明
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