[发明专利]巴伦滤波器馈电的差分微带滤波天线

说明书

本发明涉及一种巴伦滤波器馈电的差分微带滤波天线。该结构采用巴伦滤波器产生具有滤波特性的差分信号，激励差分馈电微带天线，实现小型化且同时具有滤波和辐射特性的差分馈电微带滤波天线。该滤波天线通带内具有稳定的增益，通带外增益下降快，边缘选择性较好。此外，该结构辐射方向图对称，交叉极化在E面和H面都能达到‑35dB。

技术领域

本发明涉及一种巴伦滤波器馈电的差分微带滤波天线，可作为小型化无线收发机射频前端的天线，广泛应用于移动通信、卫星通信以及雷达等无线通信系统中。

背景技术

随着无线通信系统的发展，射频前端结构正朝着多功能、小型化和集成化的方向发展。天线和滤波器是射频前端不可或缺的两部分，传统设计中关注的通常是单个器件本身的性能，然后采用50Ω传输线或者阻抗匹配网络进行级联。这样的设计方案，结构尺寸大，级联容易造成阻抗失配。为了克服这些问题，研究者提出了能够同时实现辐射和滤波特性的滤波天线，这种天线不但可以省去传统设计中器件间不必要的能量损耗，还能实现小型化、集成化的设计目标。

差分馈电微带天线具有宽带、低交叉极化、方向图对称等优点，并且可以直接跟差分微带电路集成，因此近年来成为了天线领域研究的热点之一。巴伦功分器常被用于差分馈电天线的馈电网络中，但是这种馈电方式实现的天线不具有滤波特性。通常为了实现滤波特性，需在巴伦功分器之前或者之后加入额外的滤波器。滤波器的引入会增加射频前端的损耗，降低天线增益，并且增大结构的整体尺寸。

由上可知，现有技术中较少涉及差分馈电滤波天线的实现方法，特别是小型化、集成化的差分馈电滤波天线。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种巴伦滤波器馈电的差分微带滤波天线，它将差分馈电天线与巴伦滤波器进行一体化设计，实现滤波和辐射功能的同时，还能实现不平衡到平衡信号的转换。并且，这种结构在通带内具有良好的辐射特性，通带外具有高选择性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种巴伦滤波器馈电的差分微带滤波天线，包括相同长宽尺寸的两层上下设置的介质基板，上层介质基板S1和下层介质基板S2之间设有与介质基板同等大小的金属层M1作为接地面；

上层介质基板S1的上表面正中间刻有一个辐射贴片P1；

下层介质基板S2的下表面刻有巴伦滤波器F1。巴伦滤波器F1由两个镜像对称的C型半波长谐振器R1和R2，一个输入微带线T1，一对轴对称的输出微带线T2和T3组成；所述输出微带线T2和T3其形状为L型；

输出微带线T2和T3的对称轴与L型长边所在直线的交点和辐射贴片P1中心位于一条垂直线上。C型半波长谐振器R1和R2的长度和宽度决定增益的带外选择特性；输出微带线T2和T3长边的长度和宽度影响滤波天线的工作频率和带内阻抗匹配特性；输出微带线T2和T3的间距影响天线的工作频率和阻抗匹配特性。

金属层M1上开有一对轴对称的耦合缝隙C1和C2(即为谐振缝隙)，形状可以是H型、I型、U型等，其尺寸影响天线的阻抗匹配特性。两个耦合缝隙C1和C2的对称轴与其中心所在直线的交点与辐射贴片P1中心位于同一条垂直线上。

辐射贴片P1可以是圆形、正方形或者长方形等，其尺寸决定天线的工作频率。

作为优选，辐射贴片P1的中心与介质基板S1、S2及金属层M1的中心重合。