本发明专利技术公开了一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列，包括金属层和基片层，金属层一上开设有若干矩形框，基片层一上设置有对应的空气孔带，每个空气孔带内均具有矩形介质基片结构，每个矩形介质基片结构内设置有两个空气孔一；金属层二上开设有金属开窗，金属开窗内设置有平行于矩形介质基片结构的若干金属条带和若干金属贴片，基片层二上设置有若干贯穿基片层一和基片层二的金属化过孔一以及贯穿基片层二的金属化过孔二，金属化过孔二连接于金属贴片，金属层三上设置有与矩形介质基片结构相对应的矩形槽，金属层四上设置有若干双T型馈电金属结构。本发明专利技术能够在毫米波频段实现高集成度、高加工精度、易组装，在性能上带宽宽、效率高、带外抑制好。带外抑制好。带外抑制好。
【技术实现步骤摘要】
一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列
[0001]本专利技术涉及微波通信领域，具体来说，涉及一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列。
技术介绍
[0002]随着移动通信的发展，对高速率通信和高频无线电频谱资源的需求都指向了毫米波通信这一新兴技术。由于毫米波频段频率高、波长短，通常天线系统需要克服两个问题：一是需要组阵以增加传输距离；二是高频率对应的趋肤效应导致导体损耗较大，需要提出介质谐振器天线以避免金属天线的低辐射效率问题。因此在毫米波频段，介质谐振器天线阵列是必然需求。另外，滤波天线将滤波与辐射功能融合在一个器件中，能够有效减少系统尺寸及损耗，因此介质谐振器滤波天线阵列将能进一步改善毫米波天线系统的性能。
[0003]然而，在毫米波频段天线尺寸小、加工精度高、组装难度大、与系统可集成要求高，传统的陶瓷材质介质谐振器天线很难满足上述需求，需要借助商用电路板的基片实现基片集成介质谐振器天线。综合上述需求，基片集成介质谐振器滤波天线阵列，能够提高天线效率、集成度，减少结构、尺寸及损耗，增加传输距离，对于高质量毫米波通信系统的发展具有重要价值。
[0004]现有的毫米波滤波天线大多是金属辐射体天线，虽然能够有效集成，但是损耗大、效率低，并且大多数设计带宽相对有限。陶瓷材质介质谐振器滤波天线，在毫米波频段具有较高效率，但是不易与基片集成、组装难度大，不适用于高集成度要求的毫米波频段，因此目前主要在较低频段实现，并且主要集中于介质谐振器滤波天线单元设计。
[0005]在设计方法上，陶瓷材质介质谐振器滤波天线可以分为四类：第一类采用单模介质谐振器，且不引入额外谐振点，由于品质因数较高，通常天线宽带较窄，小于10%；第二类引入馈电耦合槽，可以增加一个谐振点，带宽得到一定程度增加；第三类引入额外的谐振结构如槽谐振器、依附于谐振器表面的金属枝节等，增加谐振点，提升带宽，但是由于介质谐振器仍然单模工作总体带宽提升有限，并且存在金属地结构破坏严重、结构无法平面化等问题；第四类通过改变介质谐振器的形状及尺寸，激励起多个谐振器的模式，从而获得宽带工作，但此类设计通常尺寸较大，不易组阵，并且部分设计在剖面上发生了形变不易于平面化。也就是说，现有的介质谐振器滤波天线多以高介电常数陶瓷介质作为辐射主体，在毫米波频段不易集成、组装，在性能上大部分设计带宽较窄、尺寸较大不易组阵、金属地破坏严重或者结构无法平面化；现有的基片集成介质谐振器天线缺乏滤波功能、阵列滤波、滤波天线阵元间的互耦，且设计自由度低。
[0006]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0007]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列，其在性能上获得了足够的带宽及带外抑制，在阵元尺寸上能够组阵，在阵列特性上保证了阵
列滤波的稳定性、单元间的低互耦，在设计自由度上充分利用基片集成的特点组合金属及介质结构提高设计自由度。
[0008]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列，包括金属层和基片层，所述金属层包括金属层一、金属层二、金属层三以及金属层四，所述基片层包括基片层一、基片层二以及基片层三，且所述金属层与所述基片层之间相互交错层叠，其中，所述金属层一上开设有若干矩形框，所述基片层一上与所述矩形框相对的位置设置有对应的空气孔带，每个空气孔带内具有矩形介质基片结构，且每个矩形介质基片结构内设置有两个空气孔一；所述金属层二上开设有与所述空气孔带对应的金属开窗，所述金属开窗内设置有平行于所述矩形介质基片结构的若干金属条带和若干金属贴片，所述基片层二上设置有若干贯穿所述基片层一和所述基片层二的金属化过孔一以及贯穿所述基片层二的金属化过孔二，所述金属化过孔二连接于所述金属贴片，所述金属层三上设置有与所述矩形介质基片结构相对应的矩形槽，所述金属层四上设置有若干双T型馈电金属结构，所述双T型馈电金属结构位于所述矩形槽的下方。
[0009]其中，所述矩形框的长度为0.5λ0~0.54λ0，所述矩形框的宽度为0.73λ0~0.77λ0，且相邻两所述矩形框之间的金属条的线宽为0.12λ0~0.16λ0。
[0010]其中，所述基片层一的介电常数大于10，且每个空气孔带由三种不同口径的空气孔二交错分布形成，所述空气孔带为方环形结构，且最小口径的空气孔二围绕最大口径的空气孔二分布并形成矩形空气孔带。
[0011]其中，所述矩形介质基片结构的长度为0.36λ0~0.44λ0，所述矩形介质基片结构的宽度为0.18λ0~0.22λ0，每个矩形介质基片结构内的空气孔一的孔径为0.06λ0~0.09λ0。
[0012]其中，所述金属条带位于所述空气孔带的下方，且所述金属条带的两端位于最大口径的空气孔二的下方。
[0013]其中，所述金属条带的长度为0.18λ0~0.22λ0，所述金属条带的间距为0.2λ0~0.25λ0。
[0014]其中，所述金属贴片的间距为0.55λ0~0.6λ0，且所述金属贴片位于所述矩形空气孔带的下方，且所述金属贴片的宽边长度小于最大口径的空气孔二的孔径。
[0015]其中，所述基片层二的介电常数小于3.6，且所述金属化过孔一位于所述基片层二上与所述金属开窗相对应的位置。
[0016]其中，所述矩形槽与所述矩形介质基片结构的中心相对应，且所述矩形槽的槽长为0.18λ0~0.2λ0。
[0017]其中，所述双T型馈电金属结构由金属带线、一对长枝节和一对短枝节构成，其中，一对长枝节和一对短枝节均对称设置于所述金属带线的两侧；所述长枝节的长度为0.28λ0~0.3λ0，短枝节的长度为0.12λ0~0.13λ0。
[0018]有益效果：本专利技术能够在毫米波频段实现高集成度、高加工精度、易组装，在性能上带宽宽、效率高、带外抑制好，在阵元尺寸上能够组阵，在阵列特性上阵列滤波性能稳定、单元间互耦低，并且能够充分利用基片集成的特点组合金属及介质结构获得高设计自由度。
附图说明
[0019]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获得其他的附图。
[0020]图1是根据本专利技术实施例的一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的1
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4基片集成介质谐振器滤波天线阵列的一端口反射系数及天线阵列的增益对比图；图3是根据本专利技术实施例的1
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4基片集成介质谐振器滤波天线阵列的端口间互耦水平对比图；图4是根据本专利技术实施例的1
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4基片集成介质谐振器滤波天线阵列在22GHz xoz面内的扫描方向图。
[0021]图中：1、金属层一；2、金属层二；3、金属层三；4、金属层四；5、基片层一；6、基片层二；7、基片层三；8、矩形框；9、空气孔带；10、矩形介质基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基片集成介质谐振器滤波天线阵列，包括金属层和基片层，其特征在于，所述金属层包括金属层一（1）、金属层二（2）、金属层三（3）以及金属层四（4），所述基片层包括基片层一（5）、基片层二（6）以及基片层三（7），且所述金属层与所述基片层之间相互交错层叠，其中，所述金属层一（1）上开设有若干矩形框（8），所述基片层一（5）上与所述矩形框（8）相对的位置设置有对应的空气孔带（9），每个空气孔带（9）内具有矩形介质基片结构（10），且每个矩形介质基片结构（10）内设置有两个空气孔一（11）；所述金属层二（2）上开设有与所述空气孔带（9）对应的金属开窗（12），所述金属开窗（12）内设置有平行于所述矩形介质基片结构（10）的若干金属条带（13）和若干金属贴片（14），所述基片层二（6）上设置有若干贯穿所述基片层一（5）和所述基片层二（6）的金属化过孔一（15）以及贯穿所述基片层二（6）的金属化过孔二（16），所述金属化过孔二（16）连接于所述金属贴片（14），所述金属层三（3）上设置有与所述矩形介质基片结构（10）相对应的矩形槽（17），所述金属层四（4）上设置有若干双T型馈电金属结构（18），所述双T型馈电金属结构（18）位于所述矩形槽（17）的下方。2.根据权利要求1所述的基片集成介质谐振器滤波天线阵列，其特征在于，所述矩形框（8）的长度为0.5λ0~0.54λ0，所述矩形框（8）的宽度为0.73λ0~0.77λ0，且相邻两所述矩形框（8）之间的金属条（23）的线宽为0.12λ0~0.16λ0。3.根据权利要求1所述的基片集成介质谐振器滤波天线阵列，其特征在于，所述基片层一（5）的介电常数大于10，且每个空气孔带（9）由三种不同口径的空气孔二（19）交错分布形成，所述空气孔带（9）为方环形结构，且最小口径的空气孔二（19）围绕最大口径的空气孔二（19）分布并形成矩形空气孔带。4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨实，陈吉，方家兴，施金，吴博文，
申请(专利权)人：南通至晟微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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