基于微带-槽线形式的宽带滤波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微带‑槽线形式的宽带滤波天线，包括输入端微带线、第一F型槽线谐振器、第二F型槽线谐振器、终端开路谐振器、第一辐射单元、第二辐射单元、引向器和介质基板，第一F型槽线谐振器和第二F型槽线谐振器位于介质基板底层的金属接地板上，第一F型槽线谐振器的竖直臂与第二F型槽线谐振器的竖直臂均与介质基板长边相平行，输入端微带线位于第一F型槽线谐振器上方，输入端口置于介质基板的长边上，终端开路谐振器位于第二F型槽线谐振器上方，且输入端微带线与终端开路谐振器均位于介质基板的顶层。本发明专利技术通过采用微带‑槽线、槽线‑槽线之间的耦合实现宽带滤波天线，具有尺寸小、结构紧凑、插入损耗小、工作频带宽等优点。

Broadband filter antenna based on microstrip-slot form

The invention discloses a broadband filter antenna based on microstrip groove line form, which includes input microstrip line, first F groove line resonator, second F groove line resonator, terminal open circuit resonator, first radiation unit, second radiation unit, guide and dielectric substrate, first F groove line resonator and second F groove line resonator are located on the metal grounding plate at the bottom of dielectric substrate. The vertical arm of the first F-type slot-line resonator and the vertical arm of the second F-type slot-line resonator are parallel to the long side of the dielectric substrate. The input microstrip line is above the first F-type slot-line resonator, the input port is on the long side of the dielectric substrate, the terminal open-circuit resonator is above the second F-type slot-line resonator, and the input microstrip line and the terminal open-circuit resonator are both on the dielectric substrate. Top floor. The invention realizes broadband filter antenna by coupling microstrip slot line and slot line. The antenna has the advantages of small size, compact structure, low insertion loss and wide working frequency bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
基于微带-槽线形式的宽带滤波天线
本专利技术属于微波通信无源器件领域，具体涉及一种微带-槽线形式的宽带滤波天线。
技术介绍
随着无线通讯的持续发展，在日渐复杂的电磁环境下，通讯器件的要求越来越高，单频带通讯器件正朝着小型化、频带宽、加工简便等方向发展。近年来，宽带滤波天线的发展也受到了学者的广泛关注。在传统的滤波天线设计中，设计者往往注重于滤波器与天线两个器件本身的设计，使得二者在系统中级联后达不到良好的阻抗匹配，并且电路尺寸过大。2011年，Chao-TangChuang与Shyh-JongChung在IEEETransactiononAntennasandPropagation上发表了“SynthesisandDesignofaNewPrintedFilteringAntenna”，他们提出了一种倒L型滤波天线，以较小的尺寸使得滤波天线在通带内增益平坦，并且有良好的带外抑制能力以及边缘选择性，但是整个天线的阻抗匹配较为复杂并且会有比较大的反射系数。2016年，P.F.Hu，Y.M.Pan，X.Y.Zhang，andS.Y.Zheng在IEEETransactiononAntennasandPropagation上发表“ACompactFilteringDielectricResonatorAntennaWithWideBandwidthandHighGain”，这篇文章介绍了一种他们所设计的矩形介质谐振器滤波天线，整个天线的尺寸很小，但是天线的带宽较小，只有20.3％。由此可见，现有的滤波天线在做到小型化的同时没有达到结构简单以及宽频带的要求。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种基于微带-槽线形式的滤波天线，具有频带宽、结构简单、选择性良好等优点。实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于微带-槽线形式的宽带滤波天线，包括输入端微带线、第一F型槽线谐振器、第二F型槽线谐振器、终端开路谐振器、第一辐射单元、第二辐射单元、引向器和介质基板；其中，输入端微带线与终端开路谐振器位于介质基板的上表面，介质基板底层设置有接地板，第一F型槽线谐振器与第二F型槽线谐振器刻蚀于接地板上；第一辐射单元、第二辐射单元以及引向器与介质基板底层位于同一平面，且第一辐射单元和第二辐射单元分别与介质基板的底层接地板相连；第一F型槽线谐振器的竖直臂以及第二F型槽线谐振器的竖直臂均平行于介质基板的长边，输入端微带线位于第一F型槽线谐振器上方，输入端口置于介质基板长边上，终端开路谐振器位于第二F型槽线谐振器上方。本专利技术与现有的滤波天线技术相比，具有以下优点：(1)频带宽：利用刻蚀于金属接地板的第一F型槽线谐振器以及第二F型槽线谐振器的独特结构，使得滤波天线拥有多种谐振模式，通带内更是有3个谐振点，同时由于槽线本身所特有的宽带响应，使得系统最终的宽带达到了41.4％，实现了宽带的滤波天线；(2)结构简单：本专利技术只需在电路板正反两面进行刻蚀就可以完成整个结构，相比于多层介质以及复杂的阻抗匹配，本专利技术更加利于加工制造；(3)选择性好：通过引入终端开路谐振器的方式，使得原本已经拥有滤波特性的滤波天线在带外增添了零点，故而拥有了更好的边缘选择性。附图说明图1是本专利技术的宽带滤波天线立体结构图。图2是图1的俯视图。图3是图1的仰视图。图4是实施例的尺寸标示图。图5是实施例的尺寸标示图。图6为实施例所对应的S参数仿真图。图7为实施例所对应的增益仿真图。图8为实施例在5.59GHz对应的E面辐射方向图。图9为实施例在5.59GHz对应的H面辐射方向图。图10为实施例在6.61GHz对应的E面辐射方向图。图11为实施例在6.61GHz对应的H面辐射方向图。图12为实施例在7.8GHz对应的E面辐射方向图。图13为实施例在7.8GHz对应的H面辐射方向图。具体实施方式结合图1、图2，一种基于微带-槽线形式的宽带滤波天线，包括输入端微带线1、第一F型槽线谐振器2、第二F型槽线谐振器3、终端开路谐振器4、第一辐射单元5、第二辐射单元6、引向器7和介质基板8；其中，输入端微带线1与终端开路谐振器4位于介质基板8的上表面，第一F型槽线谐振器2与第二F型槽线谐振器3刻蚀于和介质基板8底层相连的接地板上；第一辐射单元5、第二辐射单元6以及引向器7与介质基板8底层位于同一平面，且第一辐射单元5和第二辐射单元6分别与介质基板8的底层接地板相连；第一F型槽线谐振器的竖直臂21以及第二F型槽线谐振器的竖直臂31均平行于介质基板8的长边，输入端微带线1位于第一F型槽线谐振器2上方，输入端口置于介质基板8的左侧长边上，终端开路谐振器4位于第二F型槽线谐振器3上方，且输入端微带线1与终端开路谐振器4均位于介质基板8的顶层。所述输入端微带线1包括一个特征阻抗为50Ω的微带传输线11以及一段终端开路的低阻抗传输线12；其中，特征阻抗为50Ω的微带传输线11始于介质基板8的左侧长边，其末端与终端开路的低阻抗传输线12相连。所述第一F型槽线谐振器的竖直臂21在介质基板8顶层的投影重合于50Ω微带传输线11与终端开路的低阻抗传输线12的交线，并以此实现微带-槽线的耦合结构。所述第一F型槽线谐振器2与第二F型槽线谐振器3通过第一F型槽线谐振器的长水平臂23和第二F型槽线谐振器的长水平臂33形成耦合结构，第一F型槽线谐振器的短水平臂22和第二F型槽线谐振器的短水平臂32与介质基板8的窄边平行，且第二F型槽线谐振器的竖直臂31通过渐变的第一辐射单元的阻抗匹配端51和第二辐射单元的阻抗匹配端61的形式分别与天线的第一辐射单元5和第二辐射单元6相连。所述第一辐射单元5、第二辐射单元6与引向器7关于第二F型槽线谐振器的竖直臂31呈轴对称分布，引向器7位于介质基板8远离输入端微带线1的窄边一端，引向器7与介质基板8窄边平行。第一辐射单元5包括第一阻抗匹配端51和第一辐射臂52，第二辐射单元6包括第二阻抗匹配端61和第二辐射臂62，第一阻抗匹配端51、第一辐射臂52、第二阻抗匹配端61和第二辐射臂62均采用阻抗渐变的结构。所述终端开路谐振器4在介质基板8底层的投影位于第二F型槽线谐振器的短水平臂32和第二F型槽线谐振器的长水平臂33之间，且关于第二F型槽线谐振器的竖直臂31呈轴对称分布，终端开路谐振器4的总长度等于设定的带外零点频率所对应的半波长。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例如图1所示，一种基于微带-槽线形式的滤波天线，包括贴覆于介质基板8上表面的输入端微带线1与终端开路谐振器4，在所述介质基板8的底层接地板上刻蚀有第一F型槽线谐振器2和第二F型槽线谐振器3，还包括与介质基板8下表面的金属接地板相连的天线的第一辐射单元5、第二辐射单元6和引向器7。所述输入端微带线1包括输入阻抗为50Ω的微带传输线11和终端开路低阻抗线12，所述输入阻抗为50Ω的微带传输线11的始端位于介质基板8的左侧长边上，其末端与终端开路低阻抗线12的始端相连；所述第一F型槽线谐振器2包括作为竖直臂21和加载于所述竖直臂21上的短水平臂22以及长水平臂23；所述第一F型槽线谐振器2在介质基板8上表面的投影与输入端微带线1垂直相交于输入阻抗为50Ω的微带传输线11与终端开路低阻抗线12的交接处，第一F型槽线谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微带‑槽线形式的宽带滤波天线，其特征在于，包括输入端微带线(1)、第一F型槽线谐振器(2)、第二F型槽线谐振器(3)、终端开路谐振器(4)、第一辐射单元(5)、第二辐射单元(6)、引向器(7)和介质基板(8)；其中，输入端微带线(1)与终端开路谐振器(4)位于介质基板(8)的上表面，介质基板(8)底层设置有接地板，第一F型槽线谐振器(2)与第二F型槽线谐振器(3)刻蚀于接地板上；第一辐射单元(5)、第二辐射单元(6)以及引向器(7)与介质基板(8)底层位于同一平面，且第一辐射单元(5)和第二辐射单元(6)分别与介质基板(8)的底层接地板相连；第一F型槽线谐振器的竖直臂(21)以及第二F型槽线谐振器的竖直臂(31)均平行于介质基板(8)的长边，输入端微带线(1)位于第一F型槽线谐振器(2)上方，输入端口置于介质基板(8)长边上，终端开路谐振器(4)位于第二F型槽线谐振器(3)上方。

【技术特征摘要】
1.一种基于微带-槽线形式的宽带滤波天线，其特征在于，包括输入端微带线(1)、第一F型槽线谐振器(2)、第二F型槽线谐振器(3)、终端开路谐振器(4)、第一辐射单元(5)、第二辐射单元(6)、引向器(7)和介质基板(8)；其中，输入端微带线(1)与终端开路谐振器(4)位于介质基板(8)的上表面，介质基板(8)底层设置有接地板，第一F型槽线谐振器(2)与第二F型槽线谐振器(3)刻蚀于接地板上；第一辐射单元(5)、第二辐射单元(6)以及引向器(7)与介质基板(8)底层位于同一平面，且第一辐射单元(5)和第二辐射单元(6)分别与介质基板(8)的底层接地板相连；第一F型槽线谐振器的竖直臂(21)以及第二F型槽线谐振器的竖直臂(31)均平行于介质基板(8)的长边，输入端微带线(1)位于第一F型槽线谐振器(2)上方，输入端口置于介质基板(8)长边上，终端开路谐振器(4)位于第二F型槽线谐振器(3)上方。2.根据权利要求1所述的基于微带-槽线形式的宽带滤波天线，其特征在于，所述输入端微带线(1)包括一个特征阻抗为50Ω的微带传输线(11)以及一段终端开路传输线(12)；微带传输线(11)始于介质基板(8)的左侧长边，其末端与终端开路传输线(12)相连。3.根据权利要求2所述的基于微带-槽线形式的宽带滤波天线，其特征在于，第一F型槽线谐振器的竖直臂(21)在介质基板(8)顶层的投影重合于50Ω微带传输线(11)与终端开路传输线(12)的交线，并以此...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宗青，王喆，殷皓宇，王建朋，杨梦妮，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32