[发明专利]宽带差分馈电微带滤波天线

说明书

本发明涉及宽带差分馈电微带滤波天线。传统微带天线带宽窄，无增益选择特性。本发明所提出的天线包括三层介质基板，上层介质基板与中间介质基板之间的空气层，位于中间介质基板上表面的主辐射贴片，位于上层介质基板下表面的寄生贴片，带有一对缝隙的地板和位于下层介质基板下表面的一对带有枝节及谐振缝隙的馈电微带线；所述主辐射贴片与介质覆盖的寄生贴片产生谐振，提供宽带和高增益的辐射通带，同时产生通带上边缘的增益零点。本发明采用差分馈电技术，进一步改善天线的辐射特性，并易于实现小型化、集成化设计。本发明提供的天线结构简单，带宽较宽，选择性好，可采用PCB工艺加工，加工成本低，可大规模生产。

技术领域

本发明涉及无线通信天线领域，特别涉及一种宽带差分馈电形式的微带滤波天线，可作为射频收发机前端的天线，广泛应用于移动通信、卫星通信以及雷达等无线通信系统中。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，射频前端系统结构的数量和复杂度急剧增加，具有小型化、集成化特性的多功能模块受到了越来越多的关注。天线和滤波器是射频前端的两个重要器件，也是尺寸最大的两个器件，通常采用50Ω传输线连接起来使用，这样会导致两种器件之间的不匹配，以及射频前端整体的体积大，损耗大。为了克服这些问题，研究者提出了能够同时实现辐射和滤波功能的滤波天线。

差分电路由于具有线性度高、抗干扰能力强、动态范围大等优点被广泛应用于射频前端系统中。目前大多数的滤波天线采用的是传统单端口馈电的方式，当其与差分射频前端集成时，需采用巴伦结构进行平衡与非平衡转换，巴伦结构的引入会增加射频前端的损耗，增大结构的整体尺寸。此外，目前滤波天线的设计主要采用协同设计方法，在宽带结构中，需加入多阶谐振器，会引入更多的损耗，降低天线增益。

由上可知，现有技术中较少涉及差分馈电滤波天线的实现方法，特别是结构简单、紧凑的宽带差分馈电滤波天线。

发明内容

本发明的目的是针对现有传统微带天线带宽窄，无增益选择特性，提供一种宽带差分馈电微带滤波天线，它能实现较宽的工作带宽和良好的增益选择特性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种宽带差分馈电微带滤波天线，包括相同长宽尺寸的三层介质基板，上层介质基板(1)的下表面正中间刻有一个寄生贴片(5)；中间层介质基板(2)与上层介质基板留有空气间隙，用于隔开两层介质基板；在中间层介质基板(2)上表面中间刻有一个辐射贴片(6)；中间层介质基板(2)和下层介质基板(3)之间，有与介质基板同等大小的金属层(4)作为接地面；

下层介质基板(3)的下表面刻有一对轴对称馈电微带线(8)，馈电微带线的对称轴与馈电微带所在直线的交点与寄生贴片(5)中心、辐射贴片(6)中心位于一条直线上；所述的两条馈电微带线(8)分别设有与其垂直的金属条(即为枝节)，所连接的金属条能够在天线增益曲线的上边缘增加零点，改善上边缘的选择特性，金属条的长度和宽度决定增益零点产生的频率。两条馈电微带线(8)上均刻有一个U型槽，能够在天线增益曲线的下边缘产生零点，U型槽的长度决定增益零点产生的频率，宽度影响天线的滤波效果。

金属面(4)上开有一对轴对称的耦合缝隙(7)(即为谐振缝隙)，形状可以是H型、I型、U型等，其尺寸影响天线的阻抗匹配特性。两个耦合缝隙(7)的对称轴与其中心所在直线的交点与寄生贴片(5)中心、辐射贴片(6)中心位于一条直线上；

寄生贴片(5)和辐射贴片(6)可以是圆形、正方形或者长方形等，其尺寸决定天线的工作频率、工作带宽，以及增益曲线上边缘零点产生的频率。

空气间隙的厚度影响天线的带宽。

作为优选，寄生贴片(5)的中心与上层介质基板(1)的中心重合。