[发明专利]一种高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线

说明书

本发明公开了一种高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线，包括从下至上依次设置的第一金属层、第一介质板、第二金属层、第二介质板、第三金属层、第三介质板和第四金属层以及第一金属通孔和第二金属通孔；第三介质板与第三金属层之间保持预设的间距，形成空气层，第一金属通孔贯穿第一金属层、第一介质板和第二金属层，形成第一谐振腔，第一金属层上设有共面波导、输入馈线和输入端口，第二金属层上设有第一矩形缝隙，第二金属通孔贯穿第二介质板和第三金属层，形成第二谐振腔，第三金属层上设有第二矩形缝隙，第四金属层上设有矩形贴片阵列；本发明无需多阶谐振腔即可实现具有高选择性和高辐射效率的滤波效果，具有应用前景。

技术领域

本发明涉及通讯天线的技术领域，尤其是指一种高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线。

背景技术

滤波器和天线的集成设计，即滤波天线，因其具有高集成度和小型化的特点被广泛应用到无线通信系统中。滤波天线常常是通过将滤波器的最后一阶谐振器替换成辐射单元来实现。然而这种方法会带来较大的插入损耗，影响天线的辐射性能。而基片集成波导具有低剖面，低损耗的特点，常常被应用于滤波器和天线的设计中。近年来，有不少学者提出利用基片集成波导技术设计滤波天线。基片集成波导滤波天线通常是在最后一个谐振腔的上方金属层切割缝隙产生辐射，形成增益滤波效果。但这种结构需要多个谐振腔耦合连接，造成较大尺寸或者较高剖面，且由于通带两侧没有辐射零点的引入，导致天线的选择性较差。因此，设计一种具有高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线具有重要意义。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

X.Gong等人在2011年提出一种具有高效率的基片集成波导滤波天线，使用四阶谐振腔在同一平面耦合级联，并在最后一阶谐振腔的金属层切割缝隙辐射能量，形成增益滤波效果，并具有高达89％的效率。但该结构的尺寸较大，且其通带选择性较差。

X.Gong等人在2011年又提出另一种具有高效率的基片集成波导滤波天线，利用垂直集成的方法，两个谐振腔之间通过缝隙耦合，在最后一阶谐振腔的金属层切割缝隙辐射电磁波。但该结构使用了多层介质板，剖面较高。

总的来说，现有的工作中，有不少关于基片集成波导滤波天线的研究，但是很多结构都是基于多阶谐振腔水平集成或垂直集成，尺寸较大。

发明内容

本发明目的在于为解决现有技术中的不足，提出了一种高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线，该设计剖面高度小，通带选择性高，可以在4.82GHz-5.04GHz的范围内稳定工作，在4.82GHz-5.04GHz的频率范围内反射系数小于-10dB；在中心频率4.95GHz处增益为9dBi，在4.82GHz-5.04GHz的频率范围内增益平坦，其增益保持在7.6dBi-9dBi区间，且在4.75GHz频率处和5.14GHz频率处具有明显的辐射零点；在4.95GHz频率处的辐射效率为93％，且在4.85GHz-5.02GHz范围内效率高于90％。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种高选择性辐射效率的基片集成波导滤波天线，所述基片集成波导滤波天线包括从下至上依次设置的第一金属层、第一介质板、第二金属层、第二介质板、第三金属层、第三介质板和第四金属层以及第一金属通孔和第二金属通孔；其中，所述第三介质板与第三金属层之间保持预设的间距，形成有空气层，用于调节阻抗匹配和辐射效率，所述第一金属层上设有共面波导、输入馈线和输入端口，所述共面波导与输入端口通过输入馈线连接，所述第二金属层上设有至少两条第一矩形缝隙，且第一矩形缝隙呈对称排布，实现能量的耦合，所述第一金属通孔有多个依次贯穿第一金属层、第一介质板和第二金属层，并沿第一金属层边缘阵列排布，形成第一谐振腔；所述第三金属层上设有第二矩形缝隙，实现能量的辐射，所述第二金属通孔有多个依次贯穿第二介质板和第三金属层，并沿第三金属层边缘阵列排布，形成第二谐振腔；所述第四金属层上设有矩形贴片阵列，用于增大有效辐射面积。

进一步，所述基片集成波导滤波天线的剖面高度小于0.1工作频率波长。