一种差分宽带滤波天线制造技术

本发明专利技术涉及一种差分宽带滤波天线，属于无线能量传输领域，包括介质基板，所述介质基板的上表面设置有方形金属贴片和一对阶跃阻抗谐振器，所述方形金属贴片设置在介质基板的正中部，所述一对阶跃阻抗谐振器对称设置在方形金属贴片两边；所述介质基板的下表面设置接地金属板，在所述方形金属贴片下方的接地金属板上蚀刻有一对U形槽；所述方形金属贴片内设有一个方形的SIW腔体；还包括一对贯穿介质基板、接地金属板和方形金属贴片的差分底馈激励源。本发明专利技术进一步拓宽了阻抗带宽，提高了高低频率选择性和带外抑制水平。选择性和带外抑制水平。选择性和带外抑制水平。

【技术实现步骤摘要】
一种差分宽带滤波天线


[0001]本专利技术属于无线能量传输领域，涉及一种差分宽带滤波天线。

技术介绍

[0002]现如今人类社会已进入高效、便捷的信息化时代，无线通信系统就是其中重要的载体之一，它的改革换代促使着射频前端部分的性能不断优化提高，这就意味着射频前端中的元器件的研究面临新一轮的机遇与挑战。第五代通信技术(5G)的标准对数字无线通信信道的数量与频宽提出了更高要求，因而拓展射频元器件的带宽成为一大热门研究内容，进而推动了宽带技术的发展。
[0003]基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)最基本的形式是在上下表面敷金属的介质基板上，运用金属化过孔技术形成两排周期性的金属孔，此时特定频率范围的电磁波便只能在上下金属层与金属孔构成的侧壁之间传输，合理地排布金属孔之间的间距，这样只有少量的电磁波能从金属孔之间的缝隙中辐射出去，泄露的电磁波可以忽略不计，其电磁波传播特性与传统矩形波导类似，只能传播特定频率的电磁波。差分天线是一种使用差分信号工作的天线，通过差分结构的馈电方式可以传输差模信号，有效的抑制共模噪声避，具有高集成，低交义极化等特点。将差分天线和滤波器相结合形成差分滤波天线可以同时具有辐射功能和滤波功能,有利于封装集成，改善匹配，提高效率。但现有的滤波天线多数为单端口天线并存在增益低、带宽窄、结构复杂等问题，为实现滤波响应采用额外的滤波电路或者将带阻电路引入到馈电结构中，这样不可避免地增加了滤波天线的整体尺寸和复杂性；通过滤波网络理论产生辐射零值实现滤波响应，然而所有的耦合结构往往是建立在多个谐振器，这往往占据更高的天线轮廓。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种差分宽带滤波天线，将差分天线和滤波器相结合，同时具有辐射功能和滤波功能，简化整体结构，有利于封装集成，降低成本，同时提升带宽，改善匹配，提高效率和滤波性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种差分宽带滤波天线，包括介质基板，所述介质基板的上表面设置有方形金属贴片和一对阶跃阻抗谐振器，所述方形金属贴片设置在介质基板的正中部，所述一对阶跃阻抗谐振器对称设置在方形金属贴片两边；所述介质基板的下表面设置接地金属板，在所述方形金属贴片下方的接地金属板上蚀刻有一对U形槽；所述方形金属贴片内设有一个方形的SIW腔体；还包括一对贯穿介质基板、接地金属板和方形金属贴片的差分底馈激励源。
[0007]进一步，所述SIW腔体的形心与方形金属贴片的形心相同，且四边平行；所述SIW腔体通过金属化过孔贯穿介质基板、接地金属板和方形金属贴片。
[0008]进一步，所述接地金属板、方形金属贴片、一对阶跃阻抗谐振器的厚度相同，为0.017mm的金属铜。
[0009]进一步，所述方形金属贴片的长为78.5mm，所述阶跃阻抗谐振器的长23.5mm，宽为57mm，所述阶跃阻抗谐振器连接线的长3.2mm，宽为1.8mm。
[0010]进一步，所述矩形介质基板的长为140mm，宽为105mm，厚度为3.175mm，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。。
[0011]进一步，所述方形SIW腔体的长为62.3mm，金属化过孔直径为1mm，每个金属化过孔中心间距均为8.9mm。
[0012]进一步，所述接地金属板馈电周围蚀刻一对U形槽的总长为41.4mm，宽度为0.1mm。
[0013]进一步，所述差分底馈激励源距离为35mm，馈线直径为1mm。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)使用方形金属贴片内部放置一个方形SIW腔体的形式引入双模谐振模式，以扩大带宽。在方形金属贴片的辐射边缘加载一对阶跃阻抗谐振器，以进一步提升带宽并在上阻带引入一个可控零点，提高上阻带的滤波性能。此外，在接地金属板的馈电周围蚀刻一对U形槽，以优化阻抗匹配并在在下阻带引入一个可控零点，避免了使用额外的滤波电路和滤波网络来实现滤波响应，提高下阻带的滤波性能。
[0016](2)此天线工作的中心频率为3.59GHz，相对带宽为19.5％(3.24
‑
3.94GHz)，可实现最大增益达到了10.2dBi。
[0017](3)在实现高带宽的同时保持着低剖面，在单层厚度为3.175mm的基板上工作，剖面高度为0.038λ0，既降低了剖面高度又避免了多层结构的复杂性，天线带宽提升非常明显，并且具有非常好的滤波性能，带外抑制水平达到了26dB，具有一定的工程实用价值；
[0018](4)本专利技术采用一对差分端口提供激励有效的抑制共模噪声避，具有高集成，低交义极化等特点；运用集成波导技术有效扩大了天线的辐射面积实现高增益。
[0019]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0021]图1为差分宽带滤波天线立体结构图；
[0022]图2中(a)为差分宽带滤波天线的尺寸示意图，(b)为U形槽的局部放大图；
[0023]图3为差分宽带滤波天线的S参数和可实现增益曲线仿真图；
[0024]图4为差分宽带滤波天线E面、H面归一化方向图，其中(a)为3.42GHz E面方向图，(b)为3.42GHz H面方向图，(c)为3.72GHz E面方向图，(d)为3.72GHz H面方向图。
[0025]附图标记：接地金属板1、介质基板2、方形金属贴片3、阶跃阻抗谐振器4、差分底馈激励源5、接地金属板蚀刻U形槽6、SIW方形腔体7。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0028]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分宽带滤波天线，其特征在于：包括介质基板，所述介质基板的上表面设置有方形金属贴片和一对阶跃阻抗谐振器，所述方形金属贴片设置在介质基板的正中部，所述一对阶跃阻抗谐振器对称设置在方形金属贴片两边；所述介质基板的下表面设置接地金属板，在所述方形金属贴片下方的接地金属板上蚀刻有一对U形槽；所述方形金属贴片内设有一个方形的SIW腔体；还包括一对贯穿介质基板、接地金属板和方形金属贴片的差分底馈激励源。2.根据权利要求1所述的差分宽带滤波天线，其特征在于：所述SIW腔体的形心与方形金属贴片的形心相同，且四边平行；所述SIW腔体通过金属化过孔贯穿介质基板、接地金属板和方形金属贴片。3.根据权利要求1所述的差分宽带滤波天线，其特征在于：所述接地金属板、方形金属贴片、一对阶跃阻抗谐振器的厚度相同，为0.017mm的金属铜。4.根据权利要求1所述的差分宽带...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡坤志，黄浩扬，邓杰，唐浩淳，胡上国，严冬，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：