【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，尤其涉及一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线。
技术介绍
1、射频(rf)前端的两个组件天线和滤波器是无线通信系统的关键组件，其设计质量将在很大程度上决定整个通信系统的性能。传统上，天线和滤波器是分别设计的，然后用匹配电路连接在一起，这无疑导致很大的尺寸，复杂的电路以及额外的插入损耗，从而降低了系统性能。而滤波天线是同时兼具辐射和滤波功能的新型射频组件，滤波天线的提出在现代无线通信中具有重要的意义。
2、滤波天线的一种常用设计方法是将滤波器和天线级联进行一体化设计，从而减少不必要的额外匹配电路，这种方法直观、简单、易实现，但它的集成度不够，仍需要额外的滤波电路，而且工作在5g毫米波频段的研究相对较少。此外，在一些应用中，例如：基站回程通信，天线通常需要固定波束以及高增益。大多数的滤波阵列都是用微带馈电结构实现的，它们在低频率下可能表现良好，但在毫米波频率下不可避免地会遭受巨大的插入损耗。尽管一些滤波阵列是用金属波导结构构造的，以缓解损耗问题，但它不易于平面电路集成，而且加工成本较高，特别在毫米波频段对加工精度有很高的要求。
3、因此，如何在不引入额外滤波电路的情况下，设计一种带宽宽、低损耗、低成本、易加工、易于平面集成的滤波天线，是目前研究的重要问题。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，解决如何在不引入额外滤波电路的情况下，设计一种带宽宽、低损耗、低成本、易加工、易于
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，包括馈电网络、馈电腔体和阵列天线结构，馈电网络和馈电腔体一体连接，且均包括从下至上层叠设置的第一金属接地层、第一介质基板和第二金属接地层，以及贯穿第一介质基板的多个金属孔。
3、金属孔作为波导边，将馈电网络分为t型功分器、第一y型功分器和第二y型功分器，t型功分器的两个输出端沿上下方向延伸，第一y型功分器和第二y型功分器沿左右方向延伸，t型功分器的第一输出端与第一y型功分器的输入端连接，t型功分器的第二输出端与第二y型功分器的输入端连接。
4、馈电腔体包括4个腔体单元，从上至下依次为第一腔体单元、第二腔体单元、第三腔体单元和第四腔体单元，每个腔体单元的上侧、右侧和下侧也设置有多个金属孔作为波导边，每个腔体单元还包括设置在第二金属接地层上的耦合槽结构以及设置在第一金属接地层上的对称缺陷地结构。
5、第一y型功分器的第一输出端连接第一腔体单元的输入端，第一y型功分器的第二输出端连接第二腔体单元的输入端，第二y型功分器的第一输出端连接第三腔体单元的输入端，第二y型功分器的第二输出端连接第四腔体单元的输入端。
6、阵列天线结构包括第二介质基板以及设置在第二介质基板上表面的4个贴片辐射结构，第二介质基板设置在第二金属接地层的上表面；每个贴片辐射结构对应设置在腔体单元的上方。
7、在一些实施例中，在t型功分器中还包括第一调谐金属柱、第二调谐金属柱和第三调谐金属柱，第一调谐金属柱靠近t型功分器的第一输出端，第三调谐金属柱靠近t型功分器的第二输出端，第二调谐金属柱位于t型功分器的对称中心线上，且靠近t型功分器右侧由多个金属孔构成的波导边；第一调谐金属柱和第三调谐金属柱分别到第二调谐金属柱的距离相等。
8、在一些实施例中，在第一y型功分器和第二y型功分器内，均包括耦合区域。
9、在一些实施例中，相邻两个贴片辐射结构之间的中心距离小于1个空气波长，空气波长λ0的计算方法为：
10、
11、其中，c表示光速，f0表示中心频率。
12、在一些实施例中，对称缺陷地结构靠近腔体单元的输入端，包括两个镜像放置的凹槽，左端凹槽的凹口位于右侧，右端凹槽的凹口位于左侧，且左端凹槽的凹口和右端凹槽的凹口形成正方形。
13、在一些实施例中，耦合槽结构为矩形槽，馈电腔体中的能量通过耦合槽结构耦合入阵列天线结构。
14、在一些实施例中，矩形槽的长边平行于位于第一介质基板右侧的波导边，且矩形槽与位于第一介质基板右侧的波导边的水平距离为波导波长的一半。
15、在一些实施例中，贴片辐射结构包括四个半径相同、形状为四分之一圆形、带缺口的扇形贴片，相邻两个扇形贴片以第一间隔相对设置，贴片辐射结构成中心对称，且每个扇形贴片还刻蚀有矩形缝隙结构。
16、在一些实施例中，扇形贴片靠近圆心处还设置有金属化过孔，金属化过孔贯穿第二介质基板与第一金属接地层连接。
17、在一些实施例中，第一介质基板和第二介质基板的相对介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009。
18、有益效果：本申请公开了一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，包括馈电网络、馈电腔体和阵列天线结构，馈电网络和馈电腔体一体连接，且均包括从下至上层叠设置的第一金属接地层、第一介质基板和第二金属接地层，以及贯穿第一介质基板的多个金属孔；金属孔作为波导边，将馈电网络分为t型功分器、第一y型功分器和第二y型功分器，t型功分器的两个输出端沿上下方向延伸，第一y型功分器和第二y型功分器沿左右方向延伸，t型功分器的第一输出端与第一y型功分器的输入端连接，t型功分器的第二输出端与第二y型功分器的输入端连接；馈电腔体包括4个腔体单元，从上至下依次为第一腔体单元、第二腔体单元、第三腔体单元和第四腔体单元，每个腔体单元的上侧、右侧和下侧也设置有多个金属孔作为波导边，每个腔体单元还包括设置在第二金属接地层上表面的耦合槽结构以及设置在第一金属接地层上表面的对称缺陷地结构；第一y型功分器的第一输出端连接第一腔体单元的输入端，第一y型功分器的第二输出端连接第二腔体单元的输入端，第二y型功分器的第一输出端连接第三腔体单元的输入端，第二y型功分器的第一输出端连接第四腔体单元的输入端；阵列天线结构包括第二介质基板以及设置在第二介质基板上表面的4个贴片辐射结构，第二介质基板设置在第二金属接地层的上表面；每个贴片辐射结构对应设置在腔体单元的上方。本申请的阵列天线能够在不引入额外滤波电路的情况下，使滤波天线实现带宽宽、低损耗、低成本、易加工以及易于平面集成。
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1.一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，包括馈电网络、馈电腔体和阵列天线结构，所述馈电网络和所述馈电腔体一体连接，且均包括从下至上层叠设置的第一金属接地层、第一介质基板和第二金属接地层，以及贯穿所述第一介质基板的多个金属孔；
2.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，在所述T型功分器中还包括第一调谐金属柱、第二调谐金属柱和第三调谐金属柱，所述第一调谐金属柱靠近所述T型功分器的第一输出端，所述第三调谐金属柱靠近所述T型功分器的第二输出端，所述第二调谐金属柱位于所述T型功分器的对称中心线上，且靠近所述T型功分器右侧由多个所述金属孔构成的波导边；所述第一调谐金属柱和所述第三调谐金属柱分别到所述第二调谐金属柱的距离相等。
3.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，在所述第一Y型功分器和第二Y型功分器内，均包括耦合区域。
4.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，相邻两个所述贴片辐射结构之间的中心距离小于1个空气波长，S所述空
5.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述对称缺陷地结构靠近所述腔体单元的输入端，包括两个镜像放置的凹槽，左端凹槽的凹口位于右侧，右端凹槽的凹口位于左侧，且左端凹槽的凹口和右端凹槽的凹口形成正方形。
6.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述耦合槽结构为矩形槽，所述馈电腔体中的能量通过所述耦合槽结构耦合入所述阵列天线结构。
7.根据权利要求6所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述矩形槽的长边平行于位于所述第一介质基板右侧的波导边，且所述矩形槽与位于所述第一介质基板右侧的波导边的水平距离为波导波长的一半。
8.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述贴片辐射结构包括四个半径相同、形状为四分之一圆形、带缺口的扇形贴片，相邻两个所述扇形贴片以第一间隔相对设置，所述贴片辐射结构成中心对称，且每个扇形贴片还刻蚀有矩形缝隙结构。
9.根据权利要求8所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述扇形贴片靠近圆心处还设置有金属化过孔，所述金属化过孔贯穿所述第二介质基板与所述第一金属接地层连接。
10.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述第一介质基板和所述第二介质基板的相对介电常数为2.2，损耗角正切值为0.0009。
...【技术特征摘要】
1.一种毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，包括馈电网络、馈电腔体和阵列天线结构，所述馈电网络和所述馈电腔体一体连接，且均包括从下至上层叠设置的第一金属接地层、第一介质基板和第二金属接地层，以及贯穿所述第一介质基板的多个金属孔；
2.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，在所述t型功分器中还包括第一调谐金属柱、第二调谐金属柱和第三调谐金属柱，所述第一调谐金属柱靠近所述t型功分器的第一输出端，所述第三调谐金属柱靠近所述t型功分器的第二输出端，所述第二调谐金属柱位于所述t型功分器的对称中心线上，且靠近所述t型功分器右侧由多个所述金属孔构成的波导边；所述第一调谐金属柱和所述第三调谐金属柱分别到所述第二调谐金属柱的距离相等。
3.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，在所述第一y型功分器和第二y型功分器内，均包括耦合区域。
4.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，相邻两个所述贴片辐射结构之间的中心距离小于1个空气波长，s所述空气波长λ0的计算方法为：
5.根据权利要求1所述的毫米波基片集成波导滤波磁电偶极子阵列天线，其特征在于，所述对称缺陷地结构靠近所述腔体单元的输入端，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴先良，宋新宇，吴博，王刚，李园园，汪海港，王尹，李晓敏，尹文静，孔勐，
申请(专利权)人：安徽蓝讯通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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