[发明专利]一种基于双缝馈电结构的宽带低剖面介质贴片滤波天线

说明书

本发明具体涉及一种基于双缝馈电结构的宽带低剖面介质贴片滤波天线，属于无线通信技术领域。包括自下而上依次层叠设置的下介质基板、金属反射地板、上介质基板及介质贴片，下介质基板的下表面设有用于耦合馈电的微带馈线；金属反射地板的表面刻蚀有位置平行的第一耦合缝隙与第二耦合缝隙；第一耦合缝隙的长度小于第二耦合缝隙的长度；第一耦合缝隙设置在金属反射地板的中心线上；第二耦合缝隙设置在第一耦合缝隙与天线输入端之间；微带馈线在金属反射地板上的投影分别与第一耦合缝隙、第二耦合缝隙垂直相交；介质贴片和上介质基板堆叠构成天线的介质贴片谐振器；第一与第二耦合缝隙用于介质贴片谐振器和微带馈线之间的孔径耦合。

技术领域

本发明具体涉及一种基于双缝馈电结构的宽带低剖面介质贴片滤波天线，属于无线通信技术领域。

背景技术

在传统的通信系统中，天线和滤波器通常设计为两个单独的组件，然后通过匹配的网络连接，这将不可避免地增加系统的体积，从而导致额外的损失和设计的复杂性。为了满足集成化，小型化和低损耗的发展要求，近年来已广泛开发了各种滤波天线。这种天线具有滤波和辐射双重功能，可以有效消除互连匹配网络，实现射频前端电路的小型化。

微带贴片天线由于其优越的特性，如剖面低，重量轻和相对较高的增益，而被广泛应用于滤波天线的设计中。但是微带贴片天线的导体损耗较为严重，从而导致其辐射效率大大降低。为了解决这个问题，近年来，由于具有导体损耗接近零即辐射效率相对较高的优点，介质谐振器滤波天线已经得到了广泛的发展。介质谐振器滤波天线的实现方法主要可以分为三类。第一种方法是设计一个在接口处具有相同阻抗的滤波器和天线，并将它们直接级联。第二种方法是第一种方法的变形，其中天线既充当辐射器又充当滤波器的最后一个谐振器。但是，这两种方法都是级联设计，需要多个谐振器来实现滤波功能，并且多个谐振器的耦合和级联通常占据较大的面积，并且设计复杂。为了简化结构并减小介质谐振器滤波天线的尺寸，近年来，通过使用特殊形状的馈电结构来产生零点的方法受到了广泛的关注。通过该方法实现的介质谐振器滤波天线可以实现良好的滤波性能，而无需任何额外的滤波电路，有效地避免了额外损耗的引入。但是，这些设计基于传统的介质谐振器天线，它比微带贴片天线具有更高的剖面和相对较低的增益。

现在，急需一种能够具备高增益与低剖面的介质贴片滤波天线。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种基于双缝馈电结构的宽带低剖面介质贴片滤波天线，一是利用通过调整介质贴片的长宽比，可以使高次模HEM₁₂的频率靠近主模TM₁₀₁，以实现天线带宽的扩展；二是高次模TM₁₁₁为不能被激励和不可辐射的模式，以产生高端零点，使用两个尺寸不同的耦合缝隙来激励介质贴片谐振器，两条耦合缝处的电场具有几乎相同的振幅但方向相反，从而产生一个低端零点，位于工作频带两侧的两个辐射零点是可独立控制的，这使得所提出的天线无需任何额外电路即可具有良好的选择性。

本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种基于双缝馈电结构的宽带低剖面介质贴片滤波天线，包括自下而上依次层叠设置的下介质基板、金属反射地板、上介质基板及介质贴片，所述下介质基板的下表面设有用于耦合馈电的微带馈线；所述微带馈线在金属反射地板上的投影与金属反射地板相重叠的一端为天线输入端；所述金属反射地板的表面刻蚀有位置平行的第一耦合缝隙与第二耦合缝隙；所述第一耦合缝隙的长度小于第二耦合缝隙的长度；所述第一耦合缝隙设置在金属反射地板的中心线上；所述第二耦合缝隙设置在第一耦合缝隙与天线输入端之间；所述微带馈线在金属反射地板上的投影分别与第一耦合缝隙、第二耦合缝隙垂直相交；所述第一耦合缝隙与第二耦合缝隙均关于微带馈线的中心线相对称；所述介质贴片和上介质基板堆叠构成天线的介质贴片谐振器；所述第一耦合缝隙与第二耦合缝隙，用于介质贴片谐振器和微带馈线之间的孔径耦合。