[实用新型]一种包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线

说明书

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，涉及一种基于基片集成波导技术构成的包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线，可作为射频收发前端的天线，应用于无线通信场合。作为一种平面天线它不仅是滤波器和天线的双功能集成模块，而且与绝大多数平面天线不同的是它是一种提供垂直极化的天线，可以用于一些特殊的场合。

背景技术

传统的金属喇叭天线作为一种广泛应用于天线测试等场合的标准天线，它具有增益高、定向性好、结构简单、易于设计和制造等优点。但这种天线的缺点也很明显，体积大，和后续电路的连接复杂，无法与电路平面集成。而目前多功能集成模块特别是滤波器和天线的集成已经受到广泛关注。在具有灵敏接收机的通信系统中，其射频前端需要带通滤波器将需要的信号分离出来，很多情况下带外干扰比所需信号还强，这就对前端滤波器的指标要求非常苛刻。很多学者寻求在天线上集成滤波器对信号进行预滤波以降低对后续电路的指标要求。

目前国际上关于天线与滤波器集成模块的设计主要基于以下三类。第一类是采用微带平面电路结构来实现滤波器和微带天线的双功能集成。这类双功能模块能够实现体积紧凑水平极化的天线，但它一般需要采用多层PCB工艺来实现，成本比较高。另一类是采用传统金属喇叭天线的形式通过在喇叭天线的口面内安装一些金属杆来实现滤波和辐射的双功能集成。这类天线能够很好地保留金属喇叭天线的高定向性高增益的垂直极化辐射特性，但是它同样存在传统金属喇叭天线的大体积不易于平面集成的缺点。最后一大类是通过研究频率选择表面和口径天线如金属喇叭天线和波导终端开口辐射器阵列等的结合来实现滤波辐射的双功能集成，同时降低系统的雷达散射截面和抗外部电磁干扰。

综合目前滤波和辐射双功能集成模块的研究现状可知，仍然需要研究采用新工艺新结构来实现低成本低轮廓的高性能的滤波天线。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于基片集成波导技术构成的包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线，这种新型滤波天线在保持平面天线的低轮廓的基础上，实现了绝大多数平面天线无法实现的垂直极化的辐射特性。同时它在保留了H面扇形喇叭天线高增益、高定向性的辐射特性的基础上有效地集成了感性金属柱加载波导滤波器的滤波特性。整个器件的体积紧凑，结构简单，易于设计和加工，成本低，同时可以与平面电路完全无缝集成。

本实用新型的包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线包括介质基片，介质基片的两面镀有金属层，分别是上金属层和下金属层，其中下金属层作为地层；上金属层蚀刻有用于馈电的微带线和微带形式的梯形转换器，梯形转换器的输出端与构成基片集成波导的上金属层相连，输入端向外延伸，作为微带线；贯穿上金属层、介质基片和下金属层开有多个通孔，通孔内壁镀金属，形成金属化通孔，包括构成基片集成波导的两行平行设置的平行金属化通孔，和构成扇形喇叭天线的两行逐渐张开的渐变金属化通孔；构成基片集成波导的相邻的平行金属化通孔的孔间距相同，构成扇形喇叭天线的相邻的渐变金属化通孔的孔间距相同，扇形喇叭天线输入端的渐变金属化通孔与平行金属化通孔位置对应；在扇形喇叭天线区域的中轴线上设置有贯穿上金属层、介质基片和下金属层的四个内壁镀有金属的微扰金属化通孔。

本实用新型的包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线是在普通的介质基片上通过采用基片集成波导技术制造等效于传统的金属波导结构和金属H面扇形喇叭天线结构，从而极大地降低了整个器件的体积。与传统金属波导和H面扇形喇叭天线需要精密的机械加工不同的是这种新型器件可以采用普通的PCB工艺制作，制作成本显著降低，并可与微带电路实现无缝集成。在结构上，基片为具有双面金属层的介质基片，在介质基片上以均匀的间隔设有一系列金属化通孔，形成等效于传统金属波导和H面扇形喇叭天线的基片集成波导和基片集成波导H面扇形喇叭天线。在双面金属层的上金属层蚀刻用于馈电的微带线，然后通过微带和基片集成波导之间的梯形转换器将电磁波引入基片集成波导中。再通过基片集成波导向基于基片集成波导技术的构成的等效H面扇形喇叭天线馈电，最后再由H面扇形喇叭天线的开口处将特定频带内的电磁波向空间辐射而形成具有滤波特性的天线。

具体工作原理：电磁波由微带线馈电，再通过基片集成波导将其引入到由基片集成波导技术构成的等效的H面扇形喇叭天线中，经过安装在H面扇形喇叭中的四个感性金属通孔的滤波作用将需要频段的电磁波经由喇叭口面向空中辐射，从而形成具有滤波特性的H面扇形喇叭天线。

有益效果：基于基片集成波导技术构成的包含滤波器功能的H面扇形喇叭天线具有以下优点：