大频比双功能射频设备及无线传输系统技术方案

本发明专利技术公开一种大频比双功能射频设备及无线传输系统，本发明专利技术大频比双功能射频设备包括：方形介质基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；两个T型金属导体平面，设置于第一表面，且对应方形介质基板相连的两个侧边设置，两个T型金属导体平面呈正交分布，两个T型金属导体平面的区域内形成有共面波导结构及缝隙耦合结构，共面波导结构与缝隙耦合结构相互配合形成毫米波天线；低频滤波器，设置于第二表面，并与共面波导结构耦合连接，以实现低频滤波；两个方形介质极化器，间隔设置于与第二表面相同的一侧，两个方形介质极化器的正投影与每一T型金属导体平面均呈45

【技术实现步骤摘要】
大频比双功能射频设备及无线传输系统


[0001]本专利技术涉及天线
，特别涉及一种大频比双功能射频设备及无线传输系统。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的进一步发展，设计小型化、高集成度的基站系统已成为一种趋势。为了实现这一目标，将两个或两个以上的射频模块集成到同一个设备中是一个有效途径。因此，具备双或多功能的射频设备受到了越来越多学者的青睐。
[0003]天线和滤波器是通信系统中两个不可或缺的组成部分。天线充当辐射体，将系统的数字信号以电磁波传播的方式发射在大气中，或者可以接收来自某一特定方向的无线电信号。滤波器可以对特定频率的信号有效地滤除，将有用的信号传输到另一个端口。具备滤波器和天线双功能的射频设备可以应用在可重构的网络中，根据工作要求而对其功能进行切换，从而减小系统的尺寸和成本。当前的无线通信系统存在微波和毫米波波段的信号共存的情况，大频比的射频模块既可以满足系统的通信要求，又比传统的分开设计方法节省了更多的空间。另外，由于双圆极化天线可以提高无线通信的容量，对抗多径干扰，并且不需要在发射天线和接收天线之间进行严格定向。因此，研究实现天线的双圆极化辐射对于现代无线通信的应用具有重要的应用和学术意义。
[0004]综上所述，亟待设计一种大频比双功能射频设备，使得在同一个设备中同时将滤波器和双圆极化天线集成起来，并且将微波和毫米波的频谱资源共同利用起来。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提出一种大频比双功能射频设备及无线传输系统，旨在同一个设备中集成天线和滤波器双功能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种大频比双功能射频设备，所述大频比双功能射频设备包括：
[0007]方形介质基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；
[0008]两个T型金属导体平面，设置于所述第一表面，且对应所述方形介质基板相连的两个侧边设置，两个所述T型金属导体平面呈正交分布，两个所述T型金属导体平面的区域内形成有共面波导结构及缝隙耦合结构，所述共面波导结构与所述缝隙耦合结构相互配合形成毫米波天线；
[0009]低频滤波器，设置于所述第二表面，并与所述共面波导结构耦合连接，以实现低频滤波；
[0010]两个方形介质极化器，间隔设置于与所述第二表面相同的一侧，两个所述方形介质极化器的正投影与每一所述T型金属导体平面均呈45
°
设置。
[0011]可选地，每一所述共面波导结构包括：
[0012]端口，设置于所述方形介质基板的侧边；
[0013]共面波导馈线，一端与所述端口电连接，另一端向背离所述端口的一侧延伸；
[0014]第一共面波导地板、第二共面波导地板，与所述端口电连接，分设于所述共面波导馈线的两侧，并与所述共面波导馈线之间形成有第一缝隙。
[0015]可选地，每一所述缝隙耦合结构包括：
[0016]第二缝隙，所述第二缝隙形成于第一共面波导地板、第二共面波导地板及所述共面波导馈线之间的公共连接处。
[0017]可选地，所述低频滤波器包括：
[0018]两个耦合谐振器，两个耦合谐振器耦合连接，且分别对应一所述缝隙耦合结构的上方设置。
[0019]可选地，每一所述方形介质极化器包括：
[0020]多个介质片，多个所述介质片之间相互间隔设置，且通过连接件相互连接。
[0021]可选地，所述大频比双功能射频设备还包括：
[0022]金属反射板，间隔设置于与所述第二表面相同的一侧
[0023]可选地，所述低频滤波器的中心工作频率为5.8GHz，所述毫米波天线的中心工作频率为42GHz。
[0024]可选地，多个第一支撑柱，所述第一支撑柱一端固定于所述方形介质基板，每一所述第一支撑柱的另一端固定于所述金属反射板。
[0025]可选地，多个第二支撑柱，两个所述方形介质极化器通过所述第二支撑柱固定于所述方形介质基板上。
[0026]本专利技术还提出一种无线传输系统，所述无线传输系统包括如上所述大频比双功能射频设备。
[0027]本专利技术提出一种既具有毫米波圆极化天线功能又具有低频滤波器功能的大频比双功能射频设备，通过在介质基片底部设置共面波导结构，可以激励介质基片顶部的滤波器，也可以激励共面波导里的缝隙耦合结构，使之成为天线的辐射体，即能量从缝隙耦合结构辐射出去，并通过两个方形介质极化器将天线辐射的线极化波转换成圆极化。本专利技术提出可以应对未来通信系统要求多频段共存和设备小型化的挑战。另外，具备天线和滤波器双功能的射频设备可应用在可重构的网络中，将会为未来提高系统的集成度提供了一种可行方案，也为更多功能集成的无线通信技术提供了技术储备。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术大频比双功能射频设备一实施例的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术大频比双功能射频设备一实施例的俯视图；
[0031]图3为本专利技术大频比双功能射频设备一实施例的侧视图；
[0032]图4为图1中方形介质基板一实施例的结构示意图；
[0033]图5为图1中方形介质基板另一实施例的结构示意图；
[0034]图6
‑
图7为为本专利技术大频比双功能射频设备的具体尺寸图；
[0035]图8为本专利技术大频比双功能射频设备的S参数、增益随频率变化情况图；
[0036]图9为本专利技术大频比双功能射频设备的轴比随频率变化情况图；
[0037]图10为本专利技术大频比双功能射频设备在40GHz时的归一化辐射方向图；
[0038]图11为本专利技术大频比双功能射频设备在42GHz时的归一化辐射方向图。
[0039]附图标号说明：
[0040]标号名称标号名称100方形介质基板111端口200金属反射板112共面波导馈线300第一支撑柱113第一共面波导地板400第二支撑柱114第二共面波导地板10T型金属导体平面110a第一缝隙20低频滤波器120a第二缝隙30方形介质极化器21、22耦合谐振器
[0041]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0042]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的一部分实施例，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作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。
[0043]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大频比双功能射频设备，其特征在于，所述大频比双功能射频设备包括：方形介质基板，具有相对设置的第一表面和第二表面；两个T型金属导体平面，设置于所述第一表面，且对应所述方形介质基板相连的两个侧边设置，两个所述T型金属导体平面呈正交分布，两个所述T型金属导体平面的区域内形成有共面波导结构及缝隙耦合结构，所述共面波导结构与所述缝隙耦合结构相互配合形成毫米波天线；低频滤波器，设置于所述第二表面，并与所述共面波导结构耦合连接，以实现低频滤波；两个方形介质极化器，间隔设置于与所述第二表面相同的一侧，两个所述方形介质极化器的正投影与每一所述T型金属导体平面均呈45
°
设置。2.如权利要求1所述的大频比双功能射频设备，其特征在于，每一所述共面波导结构包括：端口，设置于所述方形介质基板的侧边；共面波导馈线，一端与所述端口电连接，另一端向背离所述端口的一侧延伸；第一共面波导地板、第二共面波导地板，与所述端口电连接，分设于所述共面波导馈线的两侧，并与所述共面波导馈线之间形成有第一缝隙。3.如权利要求2所述的大频比双功能射频设备，其特征在于，每一所述缝隙耦合结构包括：第二缝隙，所述第二缝隙形成于第一共面波导地板、第二共面波导地板及所述共面波导馈线之间的公共连接处。4.如权利要求3所述的大频比双功...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊，郭日耀，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：