[发明专利]一种应用于工业现场集成化的HMSIW腔体的滤波贴片天线

说明书

本发明涉及一种应用于工业现场集成化的HMSIW腔体的滤波贴片天线，属于无线通信领域，包括介质基板、金属接地板、天线滤波结构和HMSIW单腔体天线；天线滤波结构包括反E型结构，矩形结构，均匀布置在所述矩形结构的外侧的金属通孔；HMSIW单腔体天线包括矩形辐射贴片、馈线、两个L型缝隙及62个金属通孔，分布在矩形辐射贴片上有馈线的一侧以及与该侧连接的两侧；所述耦合寄生贴片谐振器的矩形结构位于HMSIW单腔体天线的矩形辐射贴片与馈线相对的一侧，所述反E型结构设置在耦合寄生贴片谐振器的矩形结构与HMSIW单腔体天线的矩形辐射贴片之间的金属接地板上。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种应用于工业现场集成化的HMSIW腔体的滤波贴片天线。

背景技术

滤波器和天线同属于现代高集成系统中重要的微波器件，滤波天线同时具有滤波功能和辐射功能，可用于减少不同频段、距离较近的天线单元间的异频耦合，在提高信号质量和提高系统整体的通信性能方面存起着很大的作用。将滤波器和天线融合设计可消除滤波器和天线级联匹配段产生的损耗，同时还有利于天线小型化，在集成化、多功能化发展的工业现场中具有广泛的应用前景。

目前主流的平面传输结构中，微带线传输结构虽然易于集成，但损耗大、容量小；传统金属波导结构虽然能有效降低损耗，但是体积结构大、加工成本高且不易集成，都难以满足未来无线系统的发展需求。基片集成波导结构(SIW)不仅具备传统矩形金属波导腔体结构的低损耗、高Q值、大容量、高集成及加工成本低等优势，同时兼有微带线易与不同平面结构进行相互级联的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于工业现场集成化的HMSIW腔体的滤波贴片天线，旨在解决传统滤波器和天线级联匹配段损耗问题和天线小型化问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于工业现场集成化的HMSIW腔体的滤波贴片天线，包括介质基板、金属接地板、天线滤波结构和HMSIW单腔体天线；所述金属接地板设置在介质基板下方；

所述天线滤波结构包括耦合寄生贴片谐振器和第一HMSIW谐振腔体；所述耦合寄生贴片谐振器包括一个反E型结构和一个矩形结构；所述矩形结构设置在介质基板上，所述反E型结构为金属接地板上蚀刻的反E型槽，所述第一HMSIW谐振腔体包括25个金属通孔，均匀布置在所述矩形结构的外侧，贯穿矩形结构、介质基板和金属接地板；

所述HMSIW单腔体天线设置在介质基板上，包括矩形辐射贴片、馈线、两个L型缝隙及第二HMSIW谐振腔体；所述的两个L型缝隙对称蚀刻在矩形辐射贴片上，所述馈线连接在两个L型缝隙之间的矩形辐射贴片上；所述第二HMSIW谐振腔体包括62个金属通孔，分布在矩形辐射贴片上有馈线的一侧以及与该侧连接的两侧边缘，贯穿矩形辐射贴片、介质基板和金属接地板；

所述耦合寄生贴片谐振器的矩形结构位于HMSIW单腔体天线的矩形辐射贴片与馈线相对的一侧，所述反E型结构蚀刻在耦合寄生贴片谐振器的矩形结构与HMSIW单腔体天线的矩形辐射贴片之间的金属接地板上。

进一步，所述反E型结构中间部分与接地板相连并与接地板上的开槽组合行成双螺旋形缝隙耦合DGS结构，双螺旋缝隙耦合DGS结构由一个T型结构矩形槽、两个I型结构矩形槽与接地板相连构成。

进一步，所述第一HMSIW谐振腔体和第二HMSIW谐振腔体上的金属通孔大小均为1mm，圆心距均为1.5mm。

进一步，所述HMSIW单腔体天线采用CPW馈电方式，馈线长24.3mm，宽3mm。

进一步，所述基于HMSIW腔体的滤波贴片天线工作在2.84GHz频段，10db带宽为260MHz，相对带宽9.2％。

进一步，所述矩形辐射贴片长为66.5mm，宽为50mm；所述矩形结构耦合寄生贴片长38.5mm，宽17.3mm。