[发明专利]一种基于带通滤波器原型的平面低剖面微带滤波天线

说明书

本发明提供了一种基于带通滤波器原型的平面低剖面微带滤波天线，属于通信技术领域，包括介质基板和地板，本发明提供了基于带通滤波器原型的滤波天线技术，可以在不使用外加滤波电路和复杂寄生结构的条件下，实现具有高带外抑制水平的辐射滤波响应。同时，所提出的滤波天线物理形式为微带耦合线馈电双贴片辐射器，结构十分简单易加工。共面波导‑槽线‑微带线转换结构既用作巴伦，又用作功率分配器，旨在激励差分耦合线，通过引入混合电磁耦合馈电技术来提升频率选择性和带外抑制水平。该微带滤波天线具有较低的剖面和紧凑的结构，有利于射频前端小型化和集成化设计。

技术领域

本发明属于滤波天线技术领域，尤其涉及一种基于带通滤波器原型的平面低剖面微带滤波天线。

背景技术

天线和滤波器作为射频前端两个重要组件，其中，天线负责接收/发射电磁信号，滤波器负责滤波干扰信号，它们的性能对无线通讯系统的整体工作质量起到决定性作用。为了顺应无线通信系统小型化和集成化的发展趋势，近年来，滤波天线技术被提出并受到广泛关注。滤波天线技术可以将传统滤波器的滤波功能和天线的辐射功能集成在同一器件中，从而可以有效的减小射频前端体积、降低损耗和改善系统整体性能。

现有的滤波天线技术通常采用以下四种方案：（1）直接将辐射器级联到滤波电路的输出端口，通过共同调节天线和滤波器的参数实现阻抗匹配。无需在滤波器和天线之间级联额外的匹配网络就可以实现较好的匹配效果。这种技术方案的具体实现形式包括但不仅限于在腔体滤波器表面开槽、在微带滤波器输出端口级联贴片天线等；（2）在传统滤波器的基础上，使用辐射器作为滤波电路的最后一阶谐振单元。同时可以借助滤波电路和辐射器的谐振作用来展宽滤波天线的带宽。该技术方案的具体实现形式包括利用腔体滤波电路激励半模辐射腔体、利用枝节谐振滤波电路耦合馈电单极子天线等；（3）在传统天线周围放置频率选择表面（Frequency Selection Surface: FSS），FSS通带内的辐射场可以穿过FSS天线罩，而带外的辐射场就被束缚在罩内；（4）在传统天线结构中加载寄生结构实现频率选择特性，从而在不使用外加滤波电路的条件下实现滤波响应。具体的天线形式包括贴片天线、磁电偶极子天线、介质谐振天线等，具体的加载结构包括寄生贴片、缺陷地结构、金属过孔等。以上所述就是目前常用的四种滤波天线技术方案。

就上述方案（1）而言，直接将辐射器级联到滤波器的输出端口固然可以消除匹配电路的负面影响，但是，滤波电路仍然占据较大的体积，并且带来一定的插入损耗。因此，这种方案对射频前端集成度的提升和整体性能的改善是十分有限的，还远远无法满足通讯系统对射频前端小型化的需求。就上述方案（2）而言，相比方案（1），通过将辐射器作为滤波电路的最后一阶谐振器，滤波天线的集成度得到小幅提升。但是，和方案（1）存在相同的问题，滤波电路的存在占用了较大的体积，并引入插入损耗，导致滤波天线辐射效率降低。就上述方案（3）而言，在天线外围加载FSS天线罩，不可避免的会导致器件体积非常庞大，集成度较低；同时，FSS天线罩会引入额外的损耗，导致天线辐射效率降低；另外，FSS天线罩也会极大的增加加工成本。就上述方案（4）而言，相比方案（1）（2）（3），由于没有使用滤波电路/天线罩，使得器件小型化程度得到极大提升。但是，各种复杂寄生结构的引入导致滤波天线的设计过程十分繁复；寄生结构也会引入寄生模式，导致带外抑制水平不高；同时，复杂寄生结构导致滤波天线结构较为复杂，极大的增加了加工、组装和调试的难度。

综上所述，现有滤波天线技术方案（1）和（2）受限于滤波电路的存在，所设计出的滤波天线在小型化和集成度方面的提升十分有限；方案（3）由于FSS天线罩的存在，存在整体体积庞大、天线辐射效率较低、加工成本较高的问题；方案（4）存在滤波天线设计过程繁复、带外抑制水平不高、天线结构复杂等问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于带通滤波器原型的平面低剖面微带滤波天线，可以在不使用外加滤波电路和复杂寄生结构的条件下，实现具有高带外抑制水平的辐射滤波响应。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：