一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，属于滤波天线技术领域，由上层金属表面、第一介质基板、中间两个金属圆片、第二介质基板和下层金属底面组成，包括第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔；所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔内设有一个横向槽作为缝隙辐射天线；第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔采用直接耦合的方式级联在一起形成所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线；所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线的馈电方式采用共面波导馈电，且采用阶梯形式进行阻抗匹配。

A filter antenna with two zeros in four dies based on substrate integrated waveguide

The invention discloses a filter antenna with two zeros in four dies based on a substrate integrated waveguide, which belongs to the technical field of filter antenna. It consists of upper metal surface, first dielectric substrate, middle two metal discs, second dielectric substrate and lower metal bottom, and includes a first rectangular dual-mode substrate integrated waveguide resonator. The second rectangular dual-mode integrated waveguide resonator has a transverse slot as a slot radiation antenna in the second rectangular dual-mode integrated waveguide resonator; the first rectangular dual-mode integrated waveguide resonator and the second rectangular dual-mode integrated waveguide resonator are cascaded in a direct coupling manner. A filter antenna with two zeros in four dies based on a substrate integrated waveguide is formed, and the feed mode of the filter antenna with two zeros in four dies based on a substrate integrated waveguide is fed by a coplanar waveguide, and the impedance matching is carried out in a step form.

【技术实现步骤摘要】
一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线
本专利技术属于滤波天线
，特别涉及一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，适用于提高滤波天线的选择性和带外抑制、实现整个滤波天线的尺寸小型化以及实现滤波性能与天线辐射性能的一体化。
技术介绍
现代通信模块的快速发展对无线通信系统的各个模块都提出了严格的要求，多功能模块因为其大大减小电路尺寸并且提高系统性能的优点而被视为无线通信系统的重要解决方案目之一；滤波天线是集带通滤波器和天线功能一体化的设备，滤波天线的一种设计方法是将设计好的带通滤波器和具有良好阻抗匹配的天线相连接；另一种设计方法是将带通滤波器的最后一阶谐振器替换为辐射谐振天线，这样既可以省去滤波器与天线之间的过渡匹配，又可以减少整个设备的插入损耗，进而实现集成化、小型化、多功能化。基片集成波导结构作为一种新型传输微波的结构，除了具有大功率容量和高品质因数的特点，更重要的是拥有良好的高频特性，易于与射频电路集成；多模滤波器是指将多种谐振模式应用于滤波器的腔体中，这种滤波器往往拥有更加紧凑的结构和良好的带外抑制特性；将多模技术与SIW滤波天线相结合，不仅可以使滤波天线更加小型化、集成化，还往往可以引入辐射零点，使整个结构具有更好的选择性。PengKaiLi等人在IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.17.2018发表的《CodesignedHigh-EfficiencySingle-LayeredSubstrateIntegratedWaveguideFilteringAntennaWithaControllableRadiationNull》中公开了一种基于基片集成波导技术的具有一个单侧可调零点的单层缝隙滤波天线，该单侧可调零点的单层缝隙滤波天线由一个单层矩形SIW腔、四个金属化过孔、一个横向槽和一个垂直SMA连接器组成，可以通过控制横向槽的位置实现一个带外零点的可控，从而提高了整个滤波天线的选择性；但不足之处是仅仅在带外实现了一个辐射零点，使得通带的无零点的一侧的选择性不足，另外整个滤波天线的带宽相对过窄。RicardoLovato等人在IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.17.2018发表的《AThird-OrderSIW-IntegratedFilter/AntennaUsingTwoResonantCavities》介绍了一种三阶基于基片集成波导技术的滤波天线，该种三阶基于基片集成波导技术的滤波天线由两个SIW的矩形谐振腔组成，并且在第二个腔体里设计了一个缝隙天线，缝隙天线在槽腔中激发两种模式，实现了一个三阶滤波响应，同时保留该滤波和辐射特性，在滤波天线的带外形成了一个辐射零点，一定程度上增加了选择性；但不足之处也是仅仅在带外实现了一个辐射零点，使得通带的无零点的一侧的选择性不足，另外文中的滤波器的尺寸相对过大。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，该种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线在其滤波天线的带外首次实现了两个辐射零点，大大提高了滤波天线的选择性和带外抑制；而且设计了一种新型电容式微扰，用于实现整个滤波天线的尺寸的小型化；同时也能够实现滤波性能与天线辐射性能的一体化，使整个结构集成化和多功能化。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线由上层金属表面、第一介质基板、中间两个金属圆片、第二介质基板和下层金属底面组成，包括第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔；所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔内设有一个横向槽作为缝隙辐射天线；第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔采用直接耦合的方式级联在一起形成所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线；所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线的馈电方式采用共面波导馈电，且采用阶梯形式进行阻抗匹配。本专利技术技术方案的特点和进一步改进为：(1)所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔采用非中心馈电的方式激励起高次模，并在所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔的腔体中心处设置有一个金属化过孔。(2)所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔上下壁的位置处分别中心对称加载两个新型的电容式微扰。(3)所述两个新型的电容式微扰的结构分别由上层环形缝隙、中间圆形金属贴片和下层金属地面组成，上层环形缝隙处设置预设个数的金属化过孔来连接上层环形缝隙、中间圆形金属贴片和下层金属地面。(4)所述中间圆形金属贴片的半径大于上层环形缝隙的半径。(5)所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔在其腔体的金属底面设置有一个缝隙天线，并通过窗型耦合的方式与所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔直接耦合到一起。(6)所述缝隙天线设置在所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔的腔体主模场强最大的位置处。本专利技术的有益效果：第一，本专利技术解决的问题在于提供一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，其工作中心频率为5.2GHz，相对带宽为7.7％，工作频段内回波损耗|S11|大于13dB，通带内的实际增益大于5dB，同时通带两侧形成两个辐射零点。第二，本专利技术采用了两个矩形SIW腔体级联的方式，第一个矩形腔体内采用非中心馈电的方式并设计利用了一种新型电容式微扰，小型化的同时在通带一侧形成了一个辐射零点；第二个矩形腔体内设计了一个缝隙天线，实现滤波器性能的同时，在通带另一侧形成了一个辐射零点。第三，本专利技术能够实现了滤波和天线的一体化，并使结构更加小型化和紧凑，更重要的是在通带两侧引入了两个辐射零点，大大提高了选择性以及带外抑制。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术的一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线的立体模型剖分图；图2是新型电容式微扰的上层示意图；图3是新型电容式微扰的中间贴片示意图；图4是新型电容式微扰的下层示意图；图5是本专利技术滤波天线的上层金属表面图；图6是本专利技术滤波天线的下层金属表面图；图7是本专利技术频率从3-7GHz的回波损耗|S11|仿真结果图，其中横坐标为频率，纵坐标为幅度响应；图8是本专利技术频率从3-7GHz的实际增益仿真结果图，其中横坐标为频率，纵坐标为幅度响应；图9是本专利技术中心频率在5.1GHz的E面和H面的方向图；图10是本专利技术中心频率在5.2GHz的E面和H面的方向图；图11是本专利技术中心频率在5.3GHz的E面和H面的方向图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线由第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔组成，第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔通过直接耦合的方式级联到一起，同时在第二矩形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，其特征在于，所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线由上层金属表面、第一介质基板、中间两个金属圆片、第二介质基板和下层金属底面组成，包括第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔；所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔内设有一个横向槽作为缝隙辐射天线；第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔采用直接耦合的方式级联在一起形成所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线；所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线的馈电方式采用共面波导馈电，且采用阶梯形式进行阻抗匹配。

【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，其特征在于，所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线由上层金属表面、第一介质基板、中间两个金属圆片、第二介质基板和下层金属底面组成，包括第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔；所述第二矩形的双模基片集成波导谐振腔内设有一个横向槽作为缝隙辐射天线；第一矩形的双模基片集成波导谐振腔和第二矩形的双模基片集成波导谐振腔采用直接耦合的方式级联在一起形成所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线；所述基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线的馈电方式采用共面波导馈电，且采用阶梯形式进行阻抗匹配。2.如权利要求1所述的一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，其特征在于，所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔采用非中心馈电的方式激励起高次模，并在所述第一矩形的双模基片集成波导谐振腔的腔体中心处设置有一个金属化过孔。3.如权利要求1所述的一种基于基片集成波导的四模具有双零点的滤波天线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，赵德浩，白峻恺，王青，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61