CN107681269A - 射频电流抑制结构及射频收发系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及射频微波及天线技术领域，具体而言，涉及一种射频电流抑制结构及射频收发系统。所述射频电流抑制结构包括共面波导和短导体，所述共面波导包括中间导体和接地导体，所述中间导体的一端能够连接于天线，所述接地导体设置有两个，两个所述接地导体分别设置于所述中间导体的两侧，其中，至少一个所述接地导体的靠近所述中间导体的一侧设置有开口槽，所述短导体设置于所述开口槽的内部且分别与所述中间导体和接地导体连接。所述射频收发系统包括发射天线、接收天线、系统模块和所述电流抑制结构。本发明实施例提供的所述射频电流抑制结构能够降低发射天线与接收天线的耦合，增加发射天线与接收天线的隔离度，从而优化了射频收发系统的性能。

Description

射频电流抑制结构及射频收发系统
技术领域
本发明涉及射频微波及天线技术领域，具体而言，涉及一种射频电流抑制结构及射频收发系统。
背景技术
微波/毫米波的射频收发系统的集成度越来越高，越来越多的系统模块的尺寸小于1cm2。对于接收与发射需同时工作的系统，例如，毫米波连续波雷达，发射天线连接到系统模块的射频输出端，接收天线连接到系统模块的射频输入端。发射天线与接收天线的距离很近，一般小于5个空间波长，高强度的发射信号可以直接耦合到接收端，耦合的信号会使得接收机的前端饱和，使得接收机工作在非线性范围，产生虚假的接收信号，影响接收机的性能，也即影响射频收发系统的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种射频电流抑制结构及射频收发系统，以解决上述问题。
本发明实施例提供了一种射频电流抑制结构，所述射频电流抑制结构包括共面波导和短导体，所述共面波导包括中间导体和接地导体，所述中间导体的一端能够连接于天线，所述接地导体设置有两个，两个所述接地导体分别设置于所述中间导体的两侧，其中，至少一个所述接地导体的靠近所述中间导体的一侧设置有开口槽，所述短导体设置于所述开口槽的内部且分别与所述中间导体和接地导体连接。
进一步地，所述短导体与所述开口槽的槽侧壁存在间隙。
进一步地，所述射频电流抑制结构还包括微带传输线，所述微带传输线一端连接于所述中间导体，另一端连接于所述天线。
进一步地，所述开口槽靠近所述微带传输线一侧的槽侧壁与所述微带传输线之间的距离小于所述共面波导工作波长的1/4。
进一步地，所述中间导体与所述开口槽的槽底壁之间的距离为所述共面波导工作波长的1/8～3/8。
进一步地，所述中间导体与所述开口槽的槽底壁之间的距离为所述共面波导工作波长的1/4。
进一步地，所述射频电流抑制结构还包括环形导体，所述环形导体一端连接于一所述接地导体，另一端连接于另一所述接地导体，以构成容纳所述天线的环状空间。
进一步地，所述射频电流抑制结构还包括介质层和系统接地导体，所述介质层包括相对的第一侧面和第二侧面，且开设有由所述第一侧面贯穿至所述第二侧面的用于设置连接导体的接地通孔，所述共面波导和环形导体设置于所述第一侧面，所述系统接地导体设置于所述第二侧面，所述共面波导的接地导体，以及所述环形导体通过所述接地通孔内设置的连接导体与所述系统接地导体连接。
进一步地，所述开口槽内靠近槽底壁的空间宽度大于远离所述槽底壁的空间宽度。
本发明实施例还提供了一种射频收发系统，所述射频收发系统包括发射天线、接收天线、系统模块和上述射频电流抑制结构，所述射频电流抑制结构设置有两个，所述发射天线连接于一所述射频电流抑制结构的所述中间导体的一端，所述系统模块的射频输出端连接于该中间导体的另一端，所述接收天线连接于另一所述射频电流抑制结构的所述中间导体的一端，所述系统模块的射频输入端连接于该中间导体的另一端。
本发明实施例提供的射频电流抑制结构及射频收发系统，在共面波导的至少一个接地导体的靠近中间导体的一侧设置开口槽，并且在开口槽的内部设置短导体，以连接中间导体和接地导体，应用过程中，中间导体的一端连接于天线，接地导体的靠近开口槽的槽底壁一侧接地，阻抗极低，而从开口槽的槽口一侧看进去的阻抗极高，极大程度的抑制了接地导体靠近所述天线一侧上的射频电流，从而降低了发射天线与接收天线的耦合，增加了发射天线与接收天线的隔离度，从而优化了射频收发系统的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种射频电流抑制结构的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的射频电流抑制结构的第二种结构示意图。
图3为本发明实施例提供的射频电流抑制结构的第三种结构示意图。
图4为本发明实施例提供的一种射频收发系统的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的射频电流抑制结构的第四种结构示意图。
图6为本发明实施例提供的射频电流抑制结构的第五种结构示意图。
图7为本发明实施例提供的射频收发系统的第二种结构示意图。
图8为本发明实施例提供的射频收发系统的第三种结构示意图。
图9为本发明实施例提供的射频收发系统的第四种结构示意图。
图10为本发明实施例提供的射频收发系统的第五种结构示意图。
图标：10-射频收发系统；100-射频电流抑制结构；110-共面波导；111-中间导体；112-接地导体；1121-开口槽；120-短导体；130-微带传输线；140-环形导体；150-介质层；151-接地通孔；160-系统接地导体；200-发射天线；300-系统模块；400-接收天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种射频电流抑制结构100，所述射频电流抑制结构100包括共面波导110和短导体120，所述共面波导110包括中间导体111和接地导体112，所述中间导体111的一端能够连接于天线，该天线可以是发射天线，也可以是接收天线。所述接地导体112设置有两个，两个所述接地导体112分别设置于所述中间导体111的两侧，其中，至少一个所述接地导体112的靠近所述中间导体111的一侧设置有开口槽1121，所述短导体120设置于所述开口槽1121的内部且分别与所述中间导体111和接地导体112连接。
由上描述，可以理解的是，本实施例中，所述开口槽1121可以设置一个，也可以设置两个，当所述开口槽1121设置有一个时，该开口槽1121设置于一所述接地导体112的靠近所述中间导体111的一侧(如图1所示)，当所述开口槽1121设置有两个时，其中一个所述开口槽1121设置于一所述接地导体112的靠近所述中间导体111的一侧，另一个所述开口槽1121设置于另一所述接地导体112的靠近所述中间导体111的一侧，并且，两个所述开口槽1121的位置相对(如图2所示)。
进一步地，本实施例中，所述短导体120与所述开口槽1121的槽侧壁存在间隙。可选地，本实施例中，所述短导体120与两个所述槽侧壁之间的距离相等。
请参阅图3，可选地，本实施例中，所述射频电流抑制结构100还包括微带传输线130，所述微带传输线130一端连接于所述中间导体111，另一端连接于所述天线。也即，本实施例中，所述中间导体111可以通过所述微带传输线130与所述天线连接。此外，可选地，本实施例中，所述中间导体111连接有所述微带传输线130的一端与两个所述接地导体112的端部齐平。
请结合图4，在所述的射频电流抑制结构100的应用过程中，将发射天线200连接于一所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111的一端，将系统模块300的射频输出端连接于该中间导体111的另一端，并且，将接收天线400连接于另一所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111的一端，所述系统模块300的射频输入端连接于该中间导体111的另一端，以形成射频收发系统10。如此，所述射频收发系统10工作时，所述接地导体112的靠近所述开口槽1121的槽底壁一侧接地，阻抗极低，而从所述开口槽1121的槽口一侧看进去的阻抗极高，极大程度的抑制了所述接地导体112靠近与其接近的所述天线一侧上的射频电流。因此，在所述共面波导110与所述微带传输线130的过渡线a-a'附近，所述共面波导110的接地导体112的辐射度大幅度降低，从而降低了所述发射天线200与所述接收天线400的耦合，增加了所述发射天线200与所述接收天线400的隔离度，达到了优化所述射频收发系统10性能的目的。
此外，为了尽可能地增大从所述开口槽1121的槽口一侧看进去的阻抗的带宽，可选地，本实施例中，所述开口槽1121内靠近槽底壁的空间宽度大于远离所述槽底壁的空间宽度。请参阅图5，作为一种实施方式，所述开口槽1121的槽侧壁可以为坡面，从靠近所述槽底壁的位置处到远离所述槽底壁的位置处，两个所述槽侧壁之间的距离逐渐减小，也即所述开口槽1121的截面大致为“▽”形。请参阅图6，作为另一种实施方式，所述开口槽1121可以包括两个部分，为方便描述，定义靠近槽底壁的部分为第一槽口，远离所述槽底壁的部分为第二槽口，所述第一槽口与所述第二槽口相通，所述第一槽口和第二槽口均为截面为矩形的槽口，且所述第一槽口的截面积大于所述第二槽口的截面积。
本实施例中，所述射频电流抑制结构100的具体结构还可以根据实际应用需求进行调整，例如，当所述系统模块300的射频输出端和射频输入端位置相对时，所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111和接地导体112可以为直线结构(如图7左侧所示)，当所述系统模块300的射频输出端和射频输入端位置相邻时，所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111和接地导体112可以为弯折结构，例如，可以为“L”形(如图7右侧所示)。
毫米波波段的电磁仿真表明，相较于传统的通过常规微带传输线130连接发射天线200和系统模块300，以及接收天线400和系统模块300的射频收发系统10而言，通过本实施例提供的射频电流抑制结构100连接发射天线200和系统模块300，以及接收天线400和系统模块300的射频收发系统10可以改善发射天线200与接收天线400的隔离度10dB以上，并且，所述射频电流抑制结构100的共面波导110，可以在介质基片的一个面上制作出中间导体111，并在紧邻该中间导体111的两侧制作出接地导体112而形成，相较于常规微带传输线130，具有容易制作，容易实现无源、有源器件在微波电路中的串联和并联，以及容易提高电路密度等优点。
需要说明的是，本实施例中，所述射频电流抑制结构100同时也是一个静电放电(ESD)保护电路，所述射频收发系统10工作，静电放电电流在进入所述系统模块300之前，会直接通过所述短导体120进入所述接地导体112，从而起到保护所述系统模块300的作用，图4中带箭头引线所指即为ESD放电路径。
还需要说明的是，本实施例中，所述射频电流抑制结构100同时也是一个阻带滤波器，能有效抑制二次谐波的辐射。
请再次参阅图3，为了保证所述射频电流抑制结构100对所述接地导体112上的射频电流有足够的抑制效果，可选地，本实施例中，所述开口槽1121靠近所述微带传输线130一侧的槽侧壁与所述微带传输线130之间的距离b小于所述共面波导110工作波长的1/4。可以理解的是，本实施例中，该距离b具体为所述开口槽1121靠近所述微带传输线130一侧的槽侧壁与所述微带传输线130靠近所述开口槽1121的一端的距离。为了进一步优化所述射频电流抑制结构100对所述接地导体112上的射频电流的抑制效果，所述开口槽1121靠近所述微带传输线130的一侧槽侧壁与所述微带传输线130之间的距离b可以设置为更小，甚至接近0，本实施例对此不作限制。
进一步地，可选地，本实施例中，所述中间导体111与所述开口槽1121的槽底壁之间的距离c为所述共面波导110工作波长的1/8～3/8。也即，所述短导体120的长度为所述共面波导110工作波长的1/8～3/8。同样，为了进一步地优化所述射频电流抑制结构100对所述接地导体112上的射频电流的抑制效果，本实施例中，所述中间导体111与所述开口槽1121的槽底壁之间的距离c为所述共面波导110工作波长的1/4。也即，所述短导体120的长度为所述共面波导110工作波长的1/4。
请参阅图8，为了进一步降低发射天线200与接收天线400的耦合，增加发射天线200与接收天线400的隔离度，可选地，本实施例中，所述射频电流抑制结构100还包括环形导体140，所述环形导体140为开环结构，一端连接于一所述接地导体112，另一端连接于另一所述接地导体112，以构成容纳所述天线的环状空间。具体地，本实施例中，所述环形导体140一端连接于一所述接地导体112的靠近所述微带传输线130的一端，另一端连接于另一所述接地导体112的靠近所述微带传输线130的一端。如此，在所述的射频电流抑制结构100的应用过程中，可以将发射天线200或接收天线400设置于所述环状空间，从而降低发射天线200与接收天线400的耦合，增加发射天线200与接收天线400的隔离度。
请结合图9，为本发明实施例提供的所述射频射频收发系统10的侧视图，可选地，本实施例中，所述射频电流抑制结构100还包括介质层150和系统接地导体160，所述介质层150包括相对的第一侧面和第二侧面，且开设有由所述第一侧面贯穿至所述第二侧面的用于设置连接导体的接地通孔151，所述共面波导110和环形导体140设置于所述第一侧面，所述系统接地导体160设置于所述第二侧面，所述共面波导110的接地导体112，以及所述环形导体140通过所述接地通孔151内设置的连接导体与所述系统接地导体160连接。所述连接导体可以是附着于所述接地通孔151内壁的金属导体层，也可以是设置于所述接地通孔151内部的金属导体柱，本实施例对此不作限制。
本实施例中，所述共面波导110、短导体120、微带传输线130和环形导体140均设置于所述第一侧面。此外，需要说明的是，本实施例中，所述接地通孔151可以设置为多个，且多个所述接地通孔151可以以阵列式排布方式设置，以确保接地导体之间在工作频带内的射频连接。
请再次参阅图4、图7、图8和图9，本发明实施例还提供了一种射频收发系统10，所述射频收发系统10包括发射天线200、接收天线400、系统模块300和上述射频电流抑制结构100，所述射频电流抑制结构100设置有两个，所述发射天线200连接于一所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111的一端，所述系统模块300的射频输出端连接于该中间导体111的另一端，所述接收天线400连接于另一所述射频电流抑制结构100的所述中间导体111的一端，所述系统模块300的射频输入端连接于该中间导体111的另一端。
请参阅图10，为本发明实施例提供的所述射频射频收发系统10的侧视图，可选地，本实施例中，所述射频收发系统10中一所述射频电流抑制结构100的所述介质层150可以与另一所述射频电流抑制结构100的所述介质层150一体成型设置，同样，所述射频收发系统10中一所述射频电流抑制结构100的所述系统接地导体160可以与另一所述射频电流抑制结构100的所述系统接地导体160一体成型设置，以确保所述射频收发系统10结构的简洁性。
综上所述，本发明实施例提供的射频电流抑制结构及射频收发系统，在共面波导110的至少一个接地导体112的靠近中间导体111的一侧设置开口槽1121，并且在开口槽1121的内部设置短导体120，以连接中间导体111和接地导体112，应用过程中，中间导体111的一端连接于天线，接地导体112的靠近开口槽1121的槽底壁一侧接地，阻抗极低，而从开口槽1121的槽口一侧看进去的阻抗极高，极大程度的抑制了接地导体112靠近所述天线一侧上的射频电流，从而降低了发射天线200与接收天线400的耦合，增加了发射天线200与接收天线400的隔离度，从而优化了射频收发系统10的性能。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“内”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频电流抑制结构，其特征在于，所述射频电流抑制结构包括共面波导和短导体，所述共面波导包括中间导体和接地导体，所述中间导体的一端能够连接于天线，所述接地导体设置有两个，两个所述接地导体分别设置于所述中间导体的两侧，其中，至少一个所述接地导体的靠近所述中间导体的一侧设置有开口槽，所述短导体设置于所述开口槽的内部且分别与所述中间导体和接地导体连接。
2.根据权利要求1所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述短导体与所述开口槽的槽侧壁存在间隙。
3.根据权利要求1所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述射频电流抑制结构还包括微带传输线，所述微带传输线一端连接于所述中间导体，另一端连接于所述天线。
4.根据权利要求3所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述开口槽靠近所述微带传输线一侧的槽侧壁与所述微带传输线之间的距离小于所述共面波导工作波长的1/4。
5.根据权利要求1所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述中间导体与所述开口槽的槽底壁之间的距离为所述共面波导工作波长的1/8～3/8。
6.根据权利要求5所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述中间导体与所述开口槽的槽底壁之间的距离为所述共面波导工作波长的1/4。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述射频电流抑制结构还包括环形导体，所述环形导体一端连接于一所述接地导体，另一端连接于另一所述接地导体，以构成容纳所述天线的环状空间。
8.根据权利要求7所述的的射频电流抑制结构，其特征在于，所述射频电流抑制结构还包括介质层和系统接地导体，所述介质层包括相对的第一侧面和第二侧面，且开设有由所述第一侧面贯穿至所述第二侧面的用于设置连接导体的接地通孔，所述共面波导和环形导体设置于所述第一侧面，所述系统接地导体设置于所述第二侧面，所述共面波导的接地导体，以及所述环形导体通过所述接地通孔内设置的连接导体与所述系统接地导体连接。
9.根据权利要求1所述的射频电流抑制结构，其特征在于，所述开口槽内靠近槽底壁的空间宽度大于远离所述槽底壁的空间宽度。
10.一种射频收发系统，其特征在于，所述射频收发系统包括发射天线、接收天线、系统模块和权利要求1～9任意一项所述的射频电流抑制结构，所述射频电流抑制结构设置有两个，所述发射天线连接于一所述射频电流抑制结构的所述中间导体的一端，所述系统模块的射频输出端连接于该中间导体的另一端，所述接收天线连接于另一所述射频电流抑制结构的所述中间导体的一端，所述系统模块的射频输入端连接于该中间导体的另一端。
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