一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，包括上层金属贴片、上层介质基板、中间层金属贴片、下层介质基板、下层金属贴片，所述上层金属贴片包括4组由多个金属片连接成的不规则空心圆角矩形金属片，左、右侧边中心位置分别突出半波长的U型金属片，通过调整电流分布选择性的将设定区域与贴片天线单元耦合，从而实现带外辐射抑制的滤波特性；该不规则空心圆角矩形金属片的内部设置一个矩形金属片，其上开了两个大小不一的缝隙来截断贴片天线单元上的电流从而抑制高次模；中间层金属贴片平铺整个下层介质基板的上表面并刻蚀四个哑铃型缝隙；下层金属贴片采用微带线组成一分四功分器。本发明专利技术天线具有高增益、剖面低、损耗低的优点。剖面低、损耗低的优点。剖面低、损耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列


[0001]本专利技术涉及微带滤波天线
，特别是一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列。

技术介绍

[0002]随着现代无线通信技术的快速发展，大规模多输入多输出(Massive MIMO)天线技术成为5G的一项关键技术。天线和带通滤波器是射频(RF)端必不可少的两个组成部分，然而滤波器的插入损耗、滤波器与天线之间的直接级联损耗太大，影响射频前端电路的整体效率，并且有限空间内不同频段子系统之间的相互耦合影响天线阵列的辐射方向图。因此，急需一种小型化、低功耗、高异频隔离度的天线阵列设计的解决方案。
[0003]滤波天线本身就兼具滤波和辐射功能，即可实现滤波增益响应和带阻特性的同时，又能保证天线正向辐射。滤波天线与常规天线相比，具有小型化、高集成、低损耗等方面的优势，为解决MIMO天线阵列子系统间互耦、尺寸大、损耗高的问题提供了新的思路。但是，目前滤波贴片天线往往存在天线方向图不稳定、带外抑制能力低、回波损耗高、结构复杂实现困难等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种结构简单、容易实现的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，该天线带阻特性强，定向增益高，损耗小。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，包括由上至下顺次设置的上层金属贴片、上层介质基板、中间层金属贴片、下层介质基板、下层金属贴片，所述上层介质基板、中间层金属贴片、下层介质基板的形状和大小相同；
[0006]所述上层金属贴片由4组金属片单元组成，每一组金属片单元包括多个金属片连接成的不规则空心圆角矩形金属片，该不规则空心圆角矩形金属片的左、右侧边中心位置分别突出半波长的U型金属片，通过调整电流分布选择性的将设定区域与贴片天线单元耦合，从而实现带外辐射抑制的滤波特性；该不规则空心圆角矩形金属片的内部设置一个矩形金属片，矩形金属片上开了两个大小不一的缝隙来截断贴片天线单元上的电流从而抑制高次模；
[0007]所述上层介质基板连接上层金属贴片和中间层金属贴片；
[0008]所述中间层金属贴片平铺整个下层介质基板的上表面并刻蚀四个哑铃型缝隙；
[0009]所述下层介质基板连接中间层金属贴片和下层金属贴片；
[0010]所述下层金属贴片采用微带线组成一分四功分器。
[0011]进一步地，所述上层金属贴片由4组金属片单元组成，呈2
×
2阵列式排列，分别是设置于左上角的第一组金属片单元，右上角的第二组金属片单元，左下角的第三组金属片单元和设置于右下角的第四组金属片单元；同一列的两组金属片单元结构相同，同一行的两组金属片单元结构左、右对称；
[0012]所述第一组金属片单元由13个金属片组成，包括由第一金属片、第二金属片、第三金属片、第四金属片、第五金属片、第六金属片、第七金属片、第八金属片、第九金属片、第十金属片、第十一金属片、第十二金属片连接成的不规则空心圆角矩形金属片和第十三金属片。
[0013]进一步地，不规则空心圆角矩形金属片的右侧边中心位置突出由第一金属片、第二金属片、第三金属片组成的半波长的U型金属片；不规则空心圆角矩形金属片的左侧边中心位置突出由第十金属片、第十一金属片、第十二金属片组成的半波长的U型金属片；
[0014]左、右侧U型金属片的尺寸根据使用要求进行调节，选择性的将第六金属片、第七金属片与第十三金属片进行能量耦合。
[0015]进一步地，第十三金属片镶嵌于由第一金属片～第十二金属片连接成的不规则空心圆角矩形金属片空间内部，且第十三金属片的四周与不规则空心圆角矩形金属片之间设有缝隙；
[0016]第十三金属片为矩形，沿着该矩形中心位置从上边沿开始向下刻蚀第一缝隙，在第一缝隙左侧刻蚀第二缝隙，第一缝隙的长度大于第二缝隙的长度。
[0017]进一步地，所述第一组金属片单元中，第六金属片、第七金属片结构尺寸相同，并且与第十三金属片距离相等；第四金属片、第五金属片、第八金属片、第九金属片结构尺寸相同，并且与第十三金属片的距离相等。
[0018]进一步地，所述中间层金属贴片刻蚀4个完全相同的哑铃型缝隙，分别是设置于左上角的第一哑铃型缝隙，右上角的第二哑铃型缝隙，左下角的第三哑铃型缝隙和右下角的第四哑铃型缝隙；
[0019]第一哑铃型缝隙的杠杆左侧对应上层第一金属片中心的正投影下方；第二哑铃型缝隙的杠杆右侧、第三哑铃型缝隙的杠杆左侧、第四哑铃型缝隙的杠杆右侧分别对应上层第二组金属片单元、第三组金属片单元、第四组金属片单元中与第一金属片相对应的位置。
[0020]进一步地，所述下层金属贴片包括第十四金属片、第十五金属片、第十六金属片、第十七金属片、第十八金属片、第十九金属片、第二十金属片、第二十一金属片、第二十二金属片、第二十三金属片和第二十四金属片；
[0021]所述第十四金属片的右上角和第十五金属片左下角的连接处添加第一三角形；所述第十四金属片的右下角和第十六金属片左上角的连接处添加第二三角形；
[0022]所述第十五金属片和第十六金属片上下对称，结构完全相同，第十五金属片的右下角刻蚀第三三角形，第十六金属片右上角刻蚀第四三角形；
[0023]所述第十七金属片和第十八金属片结构完全相同，第十五金属片的左上角和第十七金属片左上角的连接处刻蚀第五三角形；第十五金属片的右上角和第十七金属片左下角的连接处添加第六三角形；第十六金属片的左下角和第十八金属片左下角的连接处刻蚀第七三角形；第十六金属片的右下角和第十八金属片左上角的连接处添加第八三角形；
[0024]所述第十九金属片和第二十金属片结构完全相同，第十七金属片的右下角和第十九金属片右下角的连接处刻蚀第九三角形；第十七金属片的右上角和第十九金属片左下角的连接处添加第十三角形；第十八金属片的右下角和第二十金属片右下角的连接处刻蚀第十一三角形；第十八金属片的右上角和第二十金属片左下角的连接处添加第十二三角形；
[0025]所述第二十一金属片、第二十二金属片、第二十三金属片和第二十四金属片结构
相同且均呈L型，L型包括水平部分和垂直部分，其中第二十一金属片和第二十二金属片左右对称，第二十三金属片和第二十四金属片左右对称；
[0026]第二十一金属片的水平部分左下角刻蚀第十三三角形、右上角刻蚀第十四三角形；第二十二金属片的水平部分右下角刻蚀第十五三角形、左上角刻蚀第十六三角形；第二十三金属片的水平部分左下角刻蚀第十七三角形、右上角刻蚀第十八三角形；第二十四金属片水平部分右下角刻蚀第十九三角形、左上角刻蚀第二十三角形；
[0027]所述第二十一金属片、第二十二金属片、第二十三金属片和第二十四金属片的垂直部分沿着微带线延伸方向，在两侧边沿刻蚀一对长方形，将垂直部分形成哑铃型微带线。
[0028]进一步地，第一哑铃型缝隙的杠杆右侧正投影下方对应下层第二十一金属片中哑铃型微带线的杠杆中心位置；
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，包括由上至下顺次设置的上层金属贴片(1)、上层介质基板(2)、中间层金属贴片(3)、下层介质基板(4)、下层金属贴片(5)，所述上层介质基板(2)、中间层金属贴片(3)、下层介质基板(4)的形状和大小相同；所述上层金属贴片(1)由4组金属片单元组成，每一组金属片单元包括多个金属片连接成的不规则空心圆角矩形金属片，该不规则空心圆角矩形金属片的左、右侧边中心位置分别突出半波长的U型金属片，通过调整电流分布选择性的将设定区域与贴片天线单元耦合，从而实现带外辐射抑制的滤波特性；该不规则空心圆角矩形金属片的内部设置一个矩形金属片，矩形金属片上开了两个大小不一的缝隙来截断贴片天线单元上的电流从而抑制高次模；所述上层介质基板(2)连接上层金属贴片(1)和中间层金属贴片(3)；所述中间层金属贴片(3)平铺整个下层介质基板(4)的上表面并刻蚀四个哑铃型缝隙；所述下层介质基板(4)连接中间层金属贴片(3)和下层金属贴片(5)；所述下层金属贴片(5)采用微带线组成一分四功分器。2.根据权利要求1所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，所述上层金属贴片(1)由4组金属片单元组成，呈2
×
2阵列式排列，分别是设置于左上角的第一组金属片单元(11)，右上角的第二组金属片单元(12)，左下角的第三组金属片单元(13)和设置于右下角的第四组金属片单元(14)；同一列的两组金属片单元结构相同，同一行的两组金属片单元结构左、右对称；所述第一组金属片单元(11)由13个金属片组成，包括由第一金属片(111)、第二金属片(112)、第三金属片(113)、第四金属片(114)、第五金属片(115)、第六金属片(116)、第七金属片(117)、第八金属片(118)、第九金属片(119)、第十金属片(120)、第十一金属片(121)、第十二金属片(122)连接成的不规则空心圆角矩形金属片和第十三金属片(21)。3.根据权利要求2所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，不规则空心圆角矩形金属片的右侧边中心位置突出由第一金属片(111)、第二金属片(112)、第三金属片(113)组成的半波长的U型金属片；不规则空心圆角矩形金属片的左侧边中心位置突出由第十金属片(120)、第十一金属片(121)、第十二金属片(121)组成的半波长的U型金属片；左、右侧U型金属片的尺寸根据使用要求进行调节，选择性的将第六金属片(116)、第七金属片(117)与第十三金属片(21)进行能量耦合。4.根据权利要求2所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，第十三金属片(21)镶嵌于由第一金属片(111)～第十二金属片(122)连接成的不规则空心圆角矩形金属片空间内部，且第十三金属片(21)的四周与不规则空心圆角矩形金属片之间设有缝隙；第十三金属片(21)为矩形，沿着该矩形中心位置从上边沿开始向下刻蚀第一缝隙(211)，在第一缝隙(211)左侧刻蚀第二缝隙(212)，第一缝隙(211)的长度大于第二缝隙(212)的长度。5.根据权利要求2所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，所述第一组金属片单元(11)中，第六金属片(116)、第七金属片(117)结构尺寸相同，并且与第十
三金属片(21)距离相等；第四金属片(114)、第五金属片(115)、第八金属片(118)、第九金属片(119)结构尺寸相同，并且与第十三金属片(21)的距离相等。6.根据权利要求3所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，所述中间层金属贴片(3)刻蚀4个完全相同的哑铃型缝隙，分别是设置于左上角的第一哑铃型缝隙(31)，右上角的第二哑铃型缝隙(32)，左下角的第三哑铃型缝隙(33)和右下角的第四哑铃型缝隙(34)；第一哑铃型缝隙(31)的杠杆左侧对应上层第一金属片(111)中心的正投影下方；第二哑铃型缝隙(32)的杠杆右侧、第三哑铃型缝隙(33)的杠杆左侧、第四哑铃型缝隙(34)的杠杆右侧分别对应上层第二组金属片单元(12)、第三组金属片单元(13)、第四组金属片单元(14)中与第一金属片(111)相对应的位置。7.根据权利要求6所述的多径耦合低剖面高增益滤波贴片天线阵列，其特征在于，所述下层金属贴片(5)包括第十四金属片(501)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐娟，秦文华，高晓，解悦，逄慧，乔迪，吕晓宁，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：