[发明专利]具有高频率选择性的低剖面半模基片集成波导滤波天线

说明书

本发明公开了一种基于半模基片集成波导的低剖面滤波天线，解决了现有基片集成波导滤波天线难以在高低频阻带同时具有良好的边沿滚降率的问题。本发明在单层带通型滤波结构上进行改进，在基片集成波导结构沿y轴方向的板中心依次增设与x轴方向平行的矩形缝隙和矩形缺口；寄生贴片设为两片尺寸相同，且平行于x轴方向并排放置，两个寄生贴片与基片集成波导结构间有间距，在两个寄生贴片平行于x轴方向的中心线上设有距离不等的短路钉。有间距不等的短路钉以产生辐射零点；增设的矩形缝隙以产生辐射零点；增设的矩形缺口以实现工作频带内阻抗匹配。本发明有四个辐射零点，剖面低结构简单且在高低频阻带边沿滚降率高，适用于无线通讯系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及半模基片集成波导滤波天线，具体是一种具有高频率选择性的低剖面半模基片集成波导带通型滤波天线，可应用于移动卫星通讯以及无线通讯系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，留给射频前端的空间越来越有限。在通信系统中，射频前端的天线和滤波器是两个重要的器件，因此将天线和滤波器设计成一个模块即滤波天线成为了近些年学者们的研究热点。滤波天线最早由马可尼公司的工程师Plebanski提出。初期的滤波天线设计是将天线与滤波器单独设计再组合起来优化匹配，独立设计的时候基本可以忽略另一者的影响。后来，学者们在基于滤波器的联合设计时考虑了天线的辐射模式，天线不仅作为辐射体同时也被设计为滤波器的最后一阶谐振器，提高了天线与滤波器的集成度。近些年滤波器与天线的融合更为紧密了，出现了利用辐射零点控制天线的阻抗匹配，制造阻带的方法。

基片集成波导是由吴柯教授于2001年正式提出。采用基片集成波导结构来设计的天线具有低剖面易于与平面电路集成的优点，因此基片集成波导天线也是设计滤波天线的良好选择。但是，为了得到良好的滤波性能，基片集成波导滤波天线往往采用多层结构来设计，这种设计结构繁琐增加了加工难度。近年也有学者采用了单层结构来设计基片集成波导滤波天线，K.Z.Hu的团队将半模基片集成波导结构和寄生贴片结合在一起，在通带的两侧各产生一个辐射零点。该天线在高频阻带的边沿滚降率和带外抑制分别为233dB/Hz和13.8dB,在低频阻带的边沿滚降率和带外抑制分别为68dB/Hz和14.8dB。

K.Z.Hu团队设计的这款带通滤波天线是单层结构，整体结构简单紧凑且易于加工，但该滤波天线在高低阻带分别只设计了一个辐射零点，在低频阻带的边沿滚降率和高频阻带的带外抑制不理想，使得滤波效果不好。

发明内容

本发明的目的就是针对上述基片集成波导滤波天线难以在高低阻带同时获得良好的边沿滚降率的问题，提出了一种有四个辐射零点，高低阻带边沿滚降率都好的半模基片集成波导带通型滤波天线。

本发明是一种基于半模基片集成波导的低剖面带通滤波天线，在介质板的上下表面均覆有金属层，分别称为上下金属层，其中，上金属层表面的一侧设有半模基片集成波导结构，另一侧设有寄生贴片，上述两者无电路连接，半模基片集成波导结构是一个总体为矩形的形状，电路设计是对称于平行于y轴方向的板中心，沿y轴负方向设有矩形微带线，矩形微带线位于介质板的上表面，并与介质板和下金属层共同构成共面波导馈电结构，处于边缘的长边与与其相邻的两条短边上沿边沿设置有半包围的等间距的金属化通孔，该通孔通过焊接连接上下金属层，其特征在于，所述基片集成波导结构距离边缘L7位置设有与x轴方向平行的矩形缝隙，矩形缝隙对称于平行于y轴方向的板中心，所述基片集成波导结构沿y轴正方向边沿设有与x轴方向平行的矩形缺口，矩形缺口对称于平行于y轴方向的板中心；所述寄生贴片为两片尺寸相同的结构，对称于平行于y轴方向的板中心且沿平行于x轴方向并排放置，自上而下为寄生贴片和寄生贴片，两片寄生贴片之间距离为W9，所述寄生贴片与基片集成波导结构之间的距离为L10，在两个寄生贴片平行于x轴方向的中心线上设有距离不等的短路钉，该短路钉也是金属化通孔。

单层带通型滤波天线产生的辐射零点均可通过天线的结构参数来控制，具有很大的灵活性。本发明在K.Z.Hu团队的工作上作出了进一步的改进，将两个辐射零点增加到四个辐射零点，重点改善了低频阻带的边沿滚降率。