基于多模谐振器滤波天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多模谐振器滤波天线阵列，该滤波天线阵列包括四个相同的对称放置的双层堆叠微带贴片天线和一个带有一分四的功率分配网络，所述的双层堆叠微带贴片天线包括第一微带贴片天线和第二微带贴片天线，所述的一分四的功率分配网络包括阻抗变换微带线、反相功率分配微带线、抽头耦合微带线、枝节加载的双模谐振器和同相功率分配T型微带线。本发明专利技术设计了一个即具有滤波、又具有功率分配功能的滤波功率分配网络，双层堆叠的微带贴片天线作为滤波网络的最后一阶，提高了滤波阶数，同时边沿选择性得到了提升。同时，天线的结构比较紧凑，增益高，滤波特性好。

Antenna array based on multimode resonator filter

The invention discloses an array antenna based on multimode resonator filter, the filter antenna array consists of four identical symmetrically stacked microstrip patch antenna and a four power distribution network, double stacked microstrip patch antenna comprises a first microstrip patch antenna and second microstrip patch antenna, power allocation a network four comprises a microstrip line impedance transformation, inverse power distribution of microstrip and coupled microstrip lines, tapped stub loaded dual-mode resonator and in-phase power distribution of T microstrip line. A filter power allocation network with filtering and power allocation function is designed, and the double-layer stacked microstrip patch antenna is used as the last order of the filtering network, and the filtering order is improved, and the edge selectivity is improved. At the same time, the antenna has compact structure, high gain and good filtering performance.

【技术实现步骤摘要】
基于多模谐振器滤波天线阵列
本专利技术涉及移动通信
，具体涉及一种基于多模谐振器滤波天线阵列。
技术介绍
天馈系统是无线通信系统的最前端，是无线通信系统不可缺少的关键部件。天馈系统包括天线、滤波器和双工器，传统方法是三者单独设计，然后用射频电缆进行连接。缺点是三者都需要独自的匹配网络与50欧姆馈线进行匹配，带来体积大、总量重的问题，同时，过多的匹配网络带来了损耗大的缺点。随着无线通信的发展，通信系统越来越趋向于小型化和集成化，因此，一体化的天馈系统具有极大的需求。滤波天线将天线和滤波器联合进行设计，能够使得射频前端系统的结构更加紧凑，减少不必要的损耗引入，使得通信系统的小型化和集成化更加容易实现。在现有的技术中，滤波天线的设计主要是把天线和滤波器级联设计，它们之间连接端口阻抗不再是设计为50欧姆，而是设计成一个最佳的阻抗。而且天线的带宽较滤波器的带宽要宽，再用滤波器滤出所要的频段。这样的设计会带来边缘频率选择性的恶化，不利于通信。因此，滤波天线的一体化和集成化设计，滤波网络也是功率分配网络，把天线辐射单元设计成滤波器的最后一阶，提高频率选择性和扩展带宽，是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于多模谐振器滤波天线阵列。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于多模谐振器滤波天线阵列，包括上层介质基板9和下层介质基板10，上层介质基板9的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第一微带贴片天线1，下层介质基板10的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第二微带贴片天线2和一个带有一分四的滤波功能的功率分配网络3，其下表面印刷有反射地板11，所述的第一微带贴片天线1和所述的第二微带贴片天线2上下堆叠设置构成双层堆叠微带贴片天线，其中所述的第一微带贴片天线1为寄生贴片，所述的第二微带贴片天线2为驱动贴片，所述的第一微带贴片天线1包括第一寄生贴片12、第二寄生贴片13、第三寄生贴片14和第四寄生贴片15，所述的第二微带贴片天线2包括第一驱动贴片16、第二驱动贴片17、第三驱动贴片18和第四驱动贴片19；所述的带有一分四的滤波功能的功率分配网络3的一端与端口相连，另一端与所述的第二微带贴片天线2相连。进一步地，所述的具有滤波功能的一分四的功率分配网络3包括第一阻抗变换线7、第二阻抗变换线30、第三阻抗变换线31、第四阻抗变换线32、反相功率分配微带线4、抽头耦合微带线8、枝节加载的双模谐振器5和同相功率分配T型微带线6；所述的第一阻抗变换线7包括第五阻抗变换线33、第六阻抗变换线34、第七阻抗变换线35、第八阻抗变换线36，所述的反相功率分配微带线4包括第一反相功率分配微带线22、第二反相功率分配微带线23，所述的抽头耦合微带线8包括第一抽头耦合微带线28、第二抽头耦合微带线29，所述的枝节加载的双模谐振器5包括第一双模谐振器20、第二双模谐振器21，其中，所述的第一双模谐振器由U型的第一开路线24、加载在U型的第一开路线24凹槽段的第二开路线25组成，所述的第二双模谐振器由U型的第三开路线26、加载在U型的第三开路线26凹槽段的第四开路线27组成。进一步地，所述的第一反相功率分配微带线22和所述的第二反相功率分配微带线23分别与第五阻抗变换线33、第七阻抗变换线35和第六阻抗变换线34、第八阻抗变换线36相连，所述的第一抽头耦合微带线28和所述的第二抽头耦合微带线29的一端分别与所述的第一反相功率分配微带线22和所述的第二反相功率分配微带线23相连，而所述的第一抽头耦合微带线28和所述的第二抽头耦合微带线29的另一端分别与所述的第一双模谐振器20的第一开路线24、所述的第二双模谐振器21的第三开路线26相连；所述的第一开路线24、所述的第三开路线26和所述的同相功率分配T型微带线6之间存在耦合间隙，所述的同相功率分配T型微带线6与所述的第二阻抗变换线30的一端相连，所述的第二阻抗变换线30的另一端与所述的第三阻抗变换线31的一端相连，所述的第三阻抗变换线31的另一端与所述的第四阻抗变换线32的一端相连，所述的第四阻抗变换线32另一端与激励端口相连；所述的同相功率分配T型微带线6设置在所述的第一开路线24和所述的第三开路线26的一侧，所述的同相功率分配T型微带线6和所述的第一开路线24以及所述的第三开路线26之间存在耦合间隙，所述的第一双模谐振器20和所述的第二双模谐振器21与所述的同相功率分配T型微带线6通过缝隙耦合馈电；所述的第一双模谐振器20和所述的第二双模谐振器21还分别通过所述的第一抽头耦合微带线28和所述的第二抽头耦合微带线29进行抽头耦合馈电。进一步地，所述的具有滤波功能的一分二的功率分配网络3的一端通过所述的第四阻抗变换线32与端口相连，另一端通过所述的第五阻抗变换线33、第六阻抗变换线34、第七阻抗变换线35、第八阻抗变换线36分别与所述的第一驱动贴片16、第二驱动贴片17、第三驱动贴片18和第四驱动贴片19相连。进一步地，所述的第一抽头耦合微带线28和所述的第二抽头耦合微带线29分别放置在距离所述的第一反相功率分配微带线22和所述的第二反相功率分配微带线23中点的工作频率的四分之一波长处。进一步地，所述的第五阻抗变换线33、第六阻抗变换线34、第七阻抗变换线35、第八阻抗变换线36分别设置在所述的第一驱动贴片16、第二驱动贴片17、第三驱动贴片18和第四驱动贴片19的边缘的中段。进一步地，印刷在所述的上层介质基板9上表面的四个相同的对称放置的第一微带贴片天线1和印刷在所述的下层介质基板10上表面的四个相同的对称放置的第二微带贴片天线2以及所述的反相功率分配微带线4能产生一个具有三个相近谐振模式的贴片天线阵列。进一步地，枝节加载的所述的第一双模谐振器20、第二双模谐振器21和具有三个相近谐振模式的贴片天线阵列相耦合产生的滤波天线阵列能使所需要的频率信号能通过。进一步地，枝节加载的所述的第一双模谐振器20和第二双模谐振器21能在通带外两边各产生一个辐射零点。进一步地，枝节加载的所述的第一双模谐振器20的第一开路线24和枝节加载的所述的第二双模谐振器21的第三开路线26在上阻带会产生一个传输零点，枝节加载的所述的第一双模谐振器20的第二开路线25和枝节加载的所述的第二双模谐振器21的第四开路线27会在下阻带引入一个传输零点，通过调整第一开路线24、第二开路线25、第三开路线26和第四开路线27的长度、同相功率分配T型微带线6和第一开路线24和第三开路线26之间的耦合间隙、第一抽头耦合微带线28位于第一开路线24的位置、第二抽头耦合微带线29位于第三开路线26的位置，能使所要的频率的信号能通过。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术将阵列天线的功率分配网络与滤波网络设计结合在一起，设计了一个既具有滤波功能、又具有功率分配功能的滤波功率分配网络。因此天线的结构比较紧凑。同时，本专利技术通过设计四个单元的天线阵列，大大提高了天线的增益。2、本专利技术将双层贴片天线单元设计为滤波器的最后一阶，增加了通带内的模式，提高了频率选择性，扩展了带宽。3、本专利技术将功率分配微带线作为滤波网络的一阶，提高了结构的有效性，最大的利用了结构。同时，也提高了滤波网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多模谐振器滤波天线阵列，包括上层介质基板(9)和下层介质基板(10)，上层介质基板(9)的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第一微带贴片天线(1)，下层介质基板(10)的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第二微带贴片天线(2)和一个带有一分四的滤波功能的功率分配网络(3)，其下表面印刷有反射地板(11)，其特征在于，所述的第一微带贴片天线(1)和所述的第二微带贴片天线(2)上下堆叠设置构成双层堆叠微带贴片天线，其中所述的第一微带贴片天线(1)为寄生贴片，所述的第二微带贴片天线(2)为驱动贴片，所述的第一微带贴片天线(1)包括第一寄生贴片(12)、第二寄生贴片(13)、第三寄生贴片(14)和第四寄生贴片(15)，所述的第二微带贴片天线(2)包括第一驱动贴片(16)、第二驱动贴片(17)、第三驱动贴片(18)和第四驱动贴片(19)；所述的带有一分四的滤波功能的功率分配网络(3)的一端与端口相连，另一端与所述的第二微带贴片天线(2)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于多模谐振器滤波天线阵列，包括上层介质基板(9)和下层介质基板(10)，上层介质基板(9)的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第一微带贴片天线(1)，下层介质基板(10)的上表面印刷有由四个相同的对称放置的第二微带贴片天线(2)和一个带有一分四的滤波功能的功率分配网络(3)，其下表面印刷有反射地板(11)，其特征在于，所述的第一微带贴片天线(1)和所述的第二微带贴片天线(2)上下堆叠设置构成双层堆叠微带贴片天线，其中所述的第一微带贴片天线(1)为寄生贴片，所述的第二微带贴片天线(2)为驱动贴片，所述的第一微带贴片天线(1)包括第一寄生贴片(12)、第二寄生贴片(13)、第三寄生贴片(14)和第四寄生贴片(15)，所述的第二微带贴片天线(2)包括第一驱动贴片(16)、第二驱动贴片(17)、第三驱动贴片(18)和第四驱动贴片(19)；所述的带有一分四的滤波功能的功率分配网络(3)的一端与端口相连，另一端与所述的第二微带贴片天线(2)相连。2.根据权利要求1所述的基于多模谐振器滤波天线阵列，其特征在于，所述的具有滤波功能的一分四的功率分配网络(3)包括第一阻抗变换线(7)、第二阻抗变换线(30)、第三阻抗变换线(31)、第四阻抗变换线(32)、反相功率分配微带线(4)、抽头耦合微带线(8)、枝节加载的双模谐振器(5)和同相功率分配T型微带线(6)；所述的第一阻抗变换线(7)包括第五阻抗变换线(33)、第六阻抗变换线(34)、第七阻抗变换线(35)、第八阻抗变换线(36)，所述的反相功率分配微带线(4)包括第一反相功率分配微带线(22)、第二反相功率分配微带线(23)，所述的抽头耦合微带线(8)包括第一抽头耦合微带线(28)、第二抽头耦合微带线(29)，所述的枝节加载的双模谐振器(5)包括第一双模谐振器(20)、第二双模谐振器(21)，其中，所述的第一双模谐振器由U型的第一开路线(24)、加载在U型的第一开路线(24)凹槽段的第二开路线(25)组成，所述的第二双模谐振器由U型的第三开路线(26)、加载在U型的第三开路线(26)凹槽段的第四开路线(27)组成。3.根据权利要求2所述的基于多模谐振器滤波天线阵列，其特征在于，所述的第一反相功率分配微带线(22)和所述的第二反相功率分配微带线(23)分别与第五阻抗变换线(33)、第七阻抗变换线(35)和第六阻抗变换线(34)、第八阻抗变换线(36)相连，所述的第一抽头耦合微带线(28)和所述的第二抽头耦合微带线(29)的一端分别与所述的第一反相功率分配微带线(22)和所述的第二反相功率分配微带线(23)相连，而所述的第一抽头耦合微带线(28)和所述的第二抽头耦合微带线(29)的另一端分别与所述的第一双模谐振器(20)的第一开路线(24)、所述的第二双模谐振器(21)的第三开路线(26)相连；所述的第一开路线(24)、所述的第三开路线(26)和所述的同相功率分配T型微带线(6)之间存在耦合间隙，所述的同相功率分配T型微带线(6)与所述的第二阻抗变换线(30)的一端相连，所述的第二阻抗变换线(30)的另一端与所述的第三阻抗变换线(31)的一端相连，所述的第三阻抗变换线(31)的另一端与所述的第四阻抗变换线(32)的一端相连，所述的第四阻抗变换线(32)另一端与激励端口相连；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛嘉兴，谢泽明，张培升，方升，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44