一种基于SIW的5G毫米波滤波天线制造技术

本发提出一种基于SIW的5G毫米波滤波天线，采用ME偶极子天线加载的辐射衬底集成腔SIC谐振器和非辐射SIC谐振器实现耦合谐振器的切比雪夫滤波功能；采用双槽馈电的ME辐射偶极子天线，并且使用非辐射SIC谐振器作为支撑，控制滤波天线的辐射方向图和相应的耦合。本发明专利技术具有高性能、增益平坦、滤波功能强、尺寸小等优点，可以应用在5G毫米波领域。可以应用在5G毫米波领域。可以应用在5G毫米波领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SIW的5G毫米波滤波天线
[0001]

[0002]本专利技术涉及微波技术，具体涉及一种基于基板集成波导（SIW）的5G毫米波滤波天线。

技术介绍

[0003]由于无线通信系统和制造技术的快速发展，很多研究人员和一些全球领先的公司正在研究设计各种EM组件配置的方法，希望能够实现高性能、多用途、低损耗、紧凑等特点。作为一种新兴的技术范畴，5G移动通信系统为不断增长的手机市场订购需求和许多基于连接的服务铺平了道路。例如为物联网和机器连接机器（M2M）应用提供前所未有的高数据速率和通道容量以及低延迟。然而，射频功率和频谱的高效利用和总尺寸的减小仍然是高质量通信系统所要攻克的重大问题。天线和滤波器作为每个收发器的早期组件，是解决高质量通信系统遇到的问题上的重要器件。事实上，集成阵列滤波天线可以通过集成和紧凑的形式来实现高信噪比、低损耗（高效率）和降低总尺寸。
[0004]最近，人们专利技术了一些新型的滤波器，其中包括一种寄生双槽加载的谐振腔微带贴片滤波器和一种互补开口环垂直基片集成馈电的谐振器天线波导滤波器。还有人研究出了一种三极级联贴片天线通过基于电路元件的传输线路作为滤波天线的一种模型。然而，尽管它们的结构很吸引人，但它们缺乏适当且普遍的设计方法，无法扩展到阵列配置和其他应用程序，同时也限制了它们在滤波天线的设计中的使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种基于SIW的5G毫米波滤波天线。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于SIW的5G毫米波滤波天线，包括：设置于第一层介质基板上表面的第一层结构，包括第一至第三三个有一定距离的金属贴片，这三个金属贴片是电磁（ME）贴片偶极子天线的组成部分，第一和第三金属贴片都各有两个圆弧角；设置于第一层介质基板下表面和第二层介质基板上表面之间的第二层结构，包括一对对称的辐射槽，通过这对辐射槽实现与第一层结构贴片天线的连接；设置于第二层介质基板下表面和第三层介质基板上表面之间的第三层结构，包括在中心位置的第一耦合槽，第一耦合槽与第二层结构中的辐射槽实现耦合；设置于第三层介质基板下表面和第四层介质基板上表面之间的第四层结构，包括靠近左侧的第二耦合槽，第二耦合槽与第三层结构中的第一耦合槽进行耦合；设置于第四层介质基板下表面和第五层介质基板上表面之间的第五层结构，包括靠近右侧的第三耦合槽和一个在中心位置偏左的金属圆柱孔，第三耦合槽与第四层结构的第二耦合槽进行耦合；
设置于第五层介质基板下表面的第六层结构，包括一个T型耦合槽和一个馈电微带线，且馈电微带线的阻值为50欧姆；设置于各层介质层中的金属通孔，这些金属通孔在各层中围成矩形结构，形成一个个谐振腔，用来调节滤波天线的中心频率。
[0007]进一步的，所述第二层结构中的两个对称辐射槽空间位置上处于第一层结构中的三个有一定距离的金属贴片的间隔处。
[0008]进一步的，所述第三层结构中第一耦合槽在空间位置上处于第二层结构中两个对称辐射槽的中间位置，第二层的两个对称辐射槽的长度L4为2.04mm，宽度为0.2mm，第三层的耦合槽的长度L5为1mm，宽度为0.2mm，相较于第二层的辐射槽其长度比较小。
[0009]进一步的，所述第四层结构中的第二耦合槽在空间位置上位于第三层结构中的第一耦合槽的左侧，第四层结构中的第二耦合槽的长度L6为1.8mm，宽度为0.25mm，相较于第三层的第一耦合槽的尺寸较大。
[0010]进一步的，所述第五层结构中的第三耦合槽与第四层结构中的第二耦合槽在空间位置上呈对称结构，第四层结构中的第二耦合槽位于介质基板的靠左侧的位置，而第五层结构中的第三耦合槽位于介质基板靠右侧的位置，第三耦合槽的长度L8为1.76mm，宽度为0.25mm，第五层结构中心位置偏左的金属圆柱孔，它的高度为0.11mm，直径D为0.4mm。
[0011]进一步的，所述第六层结构中的T型耦合槽与馈电微带线在空间位置上位于第五层结构的左侧，第六层中的T型耦合槽中“—”的长度L10为2.3mm，宽度为0.18mm；“|”的长度为3.5mm，宽度为0.32mm；第六层结构中的馈电微带线10的长度L9为1.4mm，宽度为0.22mm。
[0012]进一步的，所述六层结构之间由介质填充，且它们之间还通过金属通孔相连。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1）基于SIW技术，结合LTCC技术实现高度集成，一定程度上减小了模型尺寸；2）使用SIC谐振器，提高了模型性能，且使用挖槽的形式进一步降低了模型的尺寸；3）使用加载辐射槽的磁电偶极子天线作为滤波天线的天线部分，提高了对称方向图稳定性和辐射效率、宽带阻抗匹配、低背向辐射和交叉极化。
附图说明
[0014]图1 是基于SIW技术的5G毫米波滤波天线的结构示意图 ，其中（a）是本专利技术的整体结构示意图，（b） 为本专利技术从x轴正轴看去的侧视图。
[0015]图2是第一层结构（13）的示意图。
[0016]图3是第二层结构（14）的示意图。
[0017]图4是第三层结构（15）的示意图。
[0018]图5是第四层结构（16）的示意图。
[0019]图6是第五层结构（17）的示意图。
[0020]图7是第六层结构（18）的示意图。
[0021]图8是滤波天线的仿真结果图。
[0022]图9是滤波天线的仿真方向图。
具体实施方式
[0023]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0024]本专利技术提出一种基于SIW的5G毫米波滤波天线，采用ME偶极子天线加载的辐射衬底集成腔SIC谐振器和非辐射SIC谐振器实现耦合谐振器的切比雪夫滤波功能；采用双槽馈电的ME辐射偶极子天线，并且使用非辐射SIC谐振器作为支撑，控制滤波天线的辐射方向图和相应的耦合。
[0025]如图1所示，基于SIW的5G毫米波滤波天线，包括设置于第一层介质基板Sub1上表面的第一层结构13，包括三个有一定距离的金属贴片1、2、3，这三个金属贴片是ME贴片偶极子天线的组成部分。设置于第一层介质基板Sub1下表面和第二层介质基板Sub2上表面之间的第二层结构14，包括一对对称的辐射槽4。设置于第二层介质基板Sub2下表面和第三层介质基板Sub3上表面之间的第三层结构15，包括在中心位置的一个耦合槽5。设置于第三层介质基板Sub3下表面和第四层介质基板Sub4上表面之间的第四层结构16，包括靠近左侧的一个耦合槽6。设置于第四层介质基板Sub4下表面和第五层介质基板Sub5上表面之间的第五层结构17，包括靠近右侧的一个耦合槽7和一个在中心位置偏左的金属圆柱孔8。设置于第五层介质基板Sub5下表面的第六层结构18，包括一个T型耦合槽11和一个馈电微带线10。同时包括存在与各层介质层中的金属通孔12，这些金属通孔在各自介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SIW的5G毫米波滤波天线，其特征在于，包括：设置于第一层介质基板（Sub1）上表面的第一层结构（13），包括第一至第三三个有一定距离的金属贴片（1、2、3），这三个金属贴片是ME贴片偶极子天线的组成部分，第一和第三金属贴片（1、3）都各有两个圆弧角；设置于第一层介质基板（Sub1）下表面和第二层介质基板（Sub2）上表面之间的第二层结构（14），包括一对对称的辐射槽（4），通过这对辐射槽实现与第一层结构贴片天线的连接；设置于第二层介质基板（Sub2）下表面和第三层介质基板（Sub3）上表面之间的第三层结构（15），包括在中心位置的第一耦合槽（5），第一耦合槽（5）与第二层结构中的辐射槽（4）实现耦合；设置于第三层介质基板（Sub3）下表面和第四层介质基板（Sub4）上表面之间的第四层结构（16），包括靠近左侧的第二耦合槽（6），第二耦合槽（6）与第三层结构中的第一耦合槽（5）进行耦合；设置于第四层介质基板（Sub4）下表面和第五层介质基板（Sub5）上表面之间的第五层结构（17），包括靠近右侧的第三耦合槽（7）和一个在中心位置偏左的金属圆柱孔（8），第三耦合槽（7）与第四层结构的第二耦合槽（6）进行耦合；设置于第五层介质基板（Sub5）下表面的第六层结构（18），包括一个T型耦合槽（11）和一个馈电微带线（10），且馈电微带线（10）的阻值为50欧姆；设置于各层介质层中的金属通孔（12），这些金属通孔在各层中围成矩形结构，形成一个个谐振腔，用来调节滤波天线的中心频率。2.根据权利要求1所述的基于SIW的5G毫米波滤波天线，其特征在于，所述第二层结构（14）中的两个对称辐射槽（4）空间位置上处于第一层结构（13）中的三个有一定距离的金属贴片（1、2、3）的间隔处。3.根据权利要求1所述的基于SIW的5G毫米波滤波天线，其特征在于，所述第三层结构（15）...

【专利技术属性】
技术研发人员：田方方，曾振平，戴永胜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：