[发明专利]基于SIW结构的Ka波段小型化滤波天线

说明书

本发明提出了一种基于基片集成波导SIW结构的Ka波段小型化滤波天线，主要解决现有滤波天线尺寸偏大、不易集成的问题。其包括两金属层、两介质层和微带辐射单元。第一金属层(13)上设有共面波导(14)；第一介质层(8)位于第一金属层(13)与第二金属层(5)之间，其周边和中间设有周期性金属化通孔(12)，以构成两个谐振腔(9，11)，两个谐振腔之间设有感性窗口(8)，用于耦合这两个谐振腔；第二金属层设有两个矩形窗口(6，7)；第二介质层(3)的左上方设有第一辐射单元(1)，右上方设有第二辐射单元(2)，两个辐射单元组成辐射阵列。本发明频率选择性好，增益高，易集成，适用于Ka波段无线通信。

技术领域

本发明属于微波毫米波通信技术领域，特别涉及一种滤波天线，可用于Ka波段无线通信。

背景技术

近年来，无线通信技术得到了快速发展，无线通信系统趋于小型化。滤波器与天线作为无线通信系统里的关键部件，将二者协同设计成滤波天线可以满足小型化的需求。目前，易加工、易集成的滤波天线已成为新的研究热点。

中国专利CN202275943U公开了一种水平极化平面滤波天线，其在三阶SIW谐振腔之后利用感性窗口与一个SIW缝隙辐射阵列耦合的方式实现了滤波天线，该专利由于在整体上采用水平的结构，导致平面尺寸偏大，不利于集成。

中国专利CN202308303U公开了一种垂直极化全向印刷滤波天线，采用印刷电路板工艺制作，其在三阶SIW谐振腔后的上下金属层上利用微带渐变线连接了两个串行微带阵列。该专利用微带渐变线作为连接线，不利于小型化；同时串行微带阵列和SIW谐振腔水平排布，同样面临平面尺寸偏大，不利于集成的问题。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于SIW结构的Ka波段小型化滤波天线，以解决现有滤波天线尺寸偏大、不易集成的问题。

为实现上述目的，本发明的技术思路是：利用两片微带天线替代折叠结构的四阶SIW滤波器的上层谐振腔，使两片微带天线具有滤波器谐振单元的功能，且构成一个辐射阵列，以提高天线增益。

根据上述思路，本发明基于SIW结构的Ka波段小型化滤波天线，包括两金属层、两介质层与微带贴片；第一金属层上设有共面波导；第一介质层位于第一金属层与第二金属层之间，且在周边和中间设置有周期性金属化通孔，以构成两个SIW谐振腔，这两个SIW谐振腔之间开有感性窗口，其特征在于：

第二金属层上开有两个矩形窗口，且第一矩形窗口位于第一SIW谐振腔的上方，第二矩形窗口位于第二SIW谐振腔的上方；

第二介质层的周边和中间设置有周期性金属化通孔，以构成电磁屏蔽腔；

微带贴片设为两片，且第一微带贴片位于第二介质层的左上方，与第一SIW谐振腔相对应，第二微带贴片位于第二介质层的右上方，与第二SIW谐振腔相对应，这两个微带贴片组成辐射阵列。

作为优选，所述共面波导由50欧姆微带线与矩形窄缝构成，其宽度由第一介质层的厚度H2决定，且位于第一SIW谐振腔的长边中心。

作为优选，所述第一矩形窗口偏离第一SIW谐振腔的中心，第二矩形窗口偏离第二SIW谐振腔的中心，以构成磁耦合孔。

作为优选，所述两个SIW谐振腔关于感性窗口成轴对称，其尺寸与由周期性金属化通孔构成的电磁屏蔽腔的尺寸一致。

作为优选，所述两个微带贴片为矩形贴片结构，且大小相同，其谐振频率等于SIW谐振腔的谐振频率。

本发明具有如下优点：

1.本发明采用SIW滤波器技术与微带辐射阵列相结合的设计方法，结合折叠式的拓扑结构，即将原有滤波器上表面金属层替换成两个微带贴片，不会增加额外的尺寸，且可以避免通用电缆连接带来的损耗。