滤波天线制造技术

本发明专利技术提供一种滤波天线，包括平面印刷天线模块，其中，所述平面印刷天线模块包括：第一介质板；印制于第一介质板上表面的辐射单元；安置在第一介质板下方的第二介质板；印制于第二介质板下表面的地板；双层滤波组件；其中，所述双层滤波组件作为天线馈线的一部分，连接在天线馈线与辐射单元之间。本发明专利技术的滤波天线，可以解决现有小型化滤波天线带外抑制频带过窄的问题。

【技术实现步骤摘要】
滤波天线
本专利技术属于天线
，涉及一种滤波天线，尤其涉及一种可用于射频识别、雷达及无线通信在复杂电磁环境下电磁波的接收和发射的滤波天线。
技术介绍
近年来，无线通信系统发生了翻天覆地的变化，各式各样的新技术不断涌现并快速进入商用。自4G牌照正式发放以来，当前在国内通用的通信系统标准主要有：全球移动通信系统(GSM)、分布式控制系统(DCS)、个人手持式电话系统(PHS)、码分多址2000(CDMA2000)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、分时长期演进(TD-LTE)、频分长期演进(FDD-LTE)等。无线通信设备逐渐朝着轻便化、低价格和高性能的方向发展。作为射频前端电路最重要的两个无源元器件，滤波器和天线的设计一直是学者们研究的重点和热点。一方面，性能良好的滤波器可以滤除不需要的信号，在振荡、放大、倍频和混频电路得到广泛应用。针对巴特沃兹、切比雪夫等经典的滤波器综合理论已经十分成熟。伴随高频结构仿真(HFSS)、计算机仿真技术(CST)等电磁仿真软件的广泛应用，滤波器的设计变得越来越便捷，微带滤波器的发展尤为迅速。另一方面，设计优良的天线可以作为传感器、变换器、辐射器、换能器。发射天线将传输线上的电信号转化成电磁波并将其发射到自由空间中；接收天线则接收自由空间中的入射电磁波，然后将其转化成电信号在传输线上传播。传统设计方法中，滤波器和天线作为两个独立子系统级联于射频前端电路，有的系统还需要巴伦完成单端信号与差分信号的转换。为了消除端口之间的影响，通常由同轴线、波导或微带传输线连接。这种分立器件级联的方式可能造成滤波器和天线端口不匹配，严重影响天线的辐射效率和方向性，同时由于匹配电路的存在，使得电路变得复杂，尺寸和损耗变大。如果将天线和滤波器进行集成设计成滤波天线，使得天线具有辐射和滤波功能，可以有效减小三维封装尺寸和面积，进一步实现无线通信系统的小型化。将天线和滤波器作为整体器件设计成滤波天线，滤波天线不仅具有辐射、阻抗匹配、滤波和平衡转换功能，而且可以减小电路尺寸使系统结构更加紧凑，具有重要的实用价值，而宽带外抑制效果可使天线在复杂电磁环境中的工作性能更加稳定。因此国内外研究者们对滤波天线进行了深入的研究，例如NeemaCBabu和SreedeviKMenon于2016年在美国电气和电子工程师协会会议论文(IEEEConferencePublications)上发表的论文“基于用于无线保真应用的滤波器天线的开环谐振器的设计”(“DesignofanOpenLoopResonatorbasedFilterAntennaforWiFiApplications”)中设计了一款耦合型带通滤波器，并基于此设计了一款滤波天线，其具有结构简单且小型化的特点，其在工作频点附近具有良好的滤波效果，但是其带外抑制仅为不到2个倍频，没有达到宽带抑制的效果；又如Guang-HuaSun,Sai-WaiWong,LeiZhu,和Qing-XinChu于2016年在美国电气和电子工程师协会天线和无线传播期刊(IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters)上发表的论文“具有良好抑制上谐波带的紧凑型印刷滤波天线”(“ACompactPrintedFilteringAntennaWithGoodSuppressionofUpperHarmonicBand”)中设计了一款基于宽阻带低通滤波器的滤波天线，其工作中心频率为2.9GHz，在14GHz内都达到了良好的带外抑制效果，但是其滤波结构的尺寸大，作为馈线加入天线结构后，使天线的整体尺寸更大，无法实现小型化的特性，限制了其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种小型化宽阻带滤波天线，用于解决现有小型化滤波天线带外抑制频带过窄的问题。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供的滤波天线包括平面印刷天线模块，其中，所述平面印刷天线模块包括：第一介质板；印制于第一介质板上表面的辐射单元；安置在第一介质板下方的第二介质板；印制于第二介质板下表面的地板；双层滤波组件；其中，所述双层滤波组件作为天线馈线的一部分，连接在天线馈线与辐射单元之间。其中，所述双层滤波组件包括：印制于所述第一介质板上表面且与所述辐射单元电连接的阶梯阻抗谐振器；设置于所述第二介质板上且位于所述阶梯阻抗谐振器下方的通孔结构。优选的，所述阶梯阻抗谐振器为U型阶梯阻抗谐振器，具有矩形阻抗器。其中，所述通孔结构包括：印制于所述第二介质板上表面的金属贴片，位于所述阶梯阻抗谐振器的矩形阻抗器的正下方；开设于所述第二介质板上的金属通孔，位于金属贴片的下方；其中，所述金属贴片通过所述金属通孔与所述地板电连接。优选的，所述金属贴片为矩形金属贴片。其中，所述矩形金属贴片的尺寸与所述矩形阻抗器的尺寸相同。其中，根据滤波天线的工作频带确定所述辐射单元的形状及尺寸。优选的，所述辐射单元为三角形辐射贴片。或者，所述辐射单元为Γ型辐射贴片。或者，所述辐射单元为圆型辐射贴片。与现有技术相比，本专利技术的滤波天线具有如下优点：1、本专利技术的滤波天线，由于使用小型化的双层滤波组件替代原天线的馈线部分，从而在不增加天线整体尺寸的前提下实现滤波的功能。2、本专利技术的双层滤波组件具有宽阻带的特点，因此实现了良好的带外抑制效果。附图说明图1为本专利技术滤波天线实施例1的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的辐射单元的结构示意图；图3为本专利技术中双层滤波组件的侧视图；图4为本专利技术中双层滤波组件局部透视图；图5为没有通孔结构的单层滤波结构的示意图；图6为本专利技术中双层滤波组件的俯视图；图7为本专利技术的双层滤波组件与一般单层滤波结构S参数仿真对比图；图8为本专利技术实施例1的天线S11仿真结果图；图9为本专利技术实施例1的天线增益仿真结果图；图10为本专利技术实施例1的天线方向图仿真结果图；图11为本专利技术滤波天线实施例2的主视图；图12为本专利技术实施例2的辐射单元的示意图；图13为本专利技术实施例2的天线S11仿真结果图；图14为本专利技术实施例2的天线增益仿真结果图；图15为本专利技术实施例2的天线方向图仿真结果图；图16为本专利技术滤波天线实施例3的示意图；图17为本专利技术实施例3的天线S11仿真结果图；图18为本专利技术实施例3的天线增益仿真结果图；图19为本专利技术实施例3的天线方向图仿真结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1、图11、图16所示，分别为本专利技术提供的小型化宽阻带滤波天线的三种结构示意图，所述滤波天线包括平面印刷天线模块，由图可知，本专利技术的平面印刷天线模块包括：第一介质板4；印制于第一介质板4上表面的辐射单元1；安置在第一介质板4下方的第二介质板5；印制于第二介质板5下表面的地板3；以及用于实现宽带外抑制的双层滤波组件2；其中，双层滤波组件2作为天线馈线的一部分，连接在天线馈线与辐射单元1之间。本专利技术使用平面印刷天线实现辐射，并用小型化宽阻带低通滤波组件代替天线的原始馈线，从而在不增加天线整体尺寸的前提下实现宽带外抑制。下面结合附图和3个实施例，对本专利技术的滤波天线的结构作详细描述。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤波天线，包括平面印刷天线模块，其特征在于，所述平面印刷天线模块包括：第一介质板；印制于第一介质板上表面的辐射单元；安置在第一介质板下方的第二介质板；印制于第二介质板下表面的地板；以及双层滤波组件；其中，所述双层滤波组件作为天线馈线的一部分，连接在天线馈线与辐射单元之间。

【技术特征摘要】
1.一种滤波天线，包括平面印刷天线模块，其特征在于，所述平面印刷天线模块包括：第一介质板；印制于第一介质板上表面的辐射单元；安置在第一介质板下方的第二介质板；印制于第二介质板下表面的地板；以及双层滤波组件；其中，所述双层滤波组件作为天线馈线的一部分，连接在天线馈线与辐射单元之间。2.根据权利要求1所述的滤波天线，其特征在于，所述双层滤波组件包括：印制于所述第一介质板上表面且与所述辐射单元电连接的阶梯阻抗谐振器；设置于所述第二介质板上且位于所述阶梯阻抗谐振器下方的通孔结构。3.根据权利要求2所述的滤波天线，其特征在于，所述阶梯阻抗谐振器为U型阶梯阻抗谐振器，具有矩形阻抗器。4.根据权利要求2或3所述的滤波天线，其特征在于，所述通孔结构包括：印制于所述第二介质板上表...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨蓉，沈楠，赵丽娟，冯丹，张珂迪，习磊，翟会清，李湧，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44