CN108054511B - 一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，属于电磁兼容技术领域，用于降低天线辐射贴片与平面微带传输线间的耦合。包括接地面101、介质基板102、传输天线辐射贴片103、同轴馈电端口104、微带传输线105、第一谐振腔106、第二谐振腔107及第三谐振腔108，通过在微带传输线和微带天线辐射贴片上刻蚀谐振腔，引导平面微带传输线表面的电流流动，进而扰动天线表面的电流，有效抑制表面波，降低电磁辐射产生的相互干扰，此外，根据不同尺寸的结构，通过调整谐振腔的尺寸及相互之间的距离，能有效去除矩形辐射贴片与微带传输线间的耦合。本发明公开的这种结构通过集成谐振腔实现有效去耦，整体为平面结构，易于集成，制造成本低，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构。
背景技术
随着科学技术发展，各种电子设备功能愈发强大齐全，但是，设备的日益小型化使得PCB板上的传输线及各种元器件的密度越来越大，电磁干扰和电磁防护的问题愈发突出。无论是在军用还是民用领域，控制产品的辐射，保证电子设备的性能达到要求变得日益重要。因此，电磁兼容变成了研究热点和关注的重点。
初期的电磁防护一般是在电子设备产品加上防护的屏蔽盒，考虑到现在很多设备的小型化要求，更经济有效的手段是在原理上对辐射就进行抑制。电磁兼容的研究范围非常广泛，但是目前对于具体结构的去耦合研究主要集中在平面耦合微带传输线和MIMO天线之间的去耦合，并且技术也已经较为成熟。天线作为发射和接收电磁波的设备，在无线通信系统中有着举足轻重的地位，平面微波传输线一般作为传输信号的载体，将信号准确无误的传递出去。
近年来，无线通信设备朝着小型化和高集成度的方向发展，多数设备的天线已经集成到设备中。因此，微带天线与平面微波传输线的耦合结构在微波结构中日益常见，对微带天线与微波传输线之间的电磁兼容研究是必要的。在产品的设计中，考虑微带天线和系统之间的电磁兼容性设计，不仅可以降低设备的制造成本，且可以保证信号传输的正确性，有效性。
G.Dadashzadeh等人在2010年提出了一种抑制天线工作频段内表面波传播的结构，从而有效抑制距离较近的天线之间相互耦合，该方法可用于PIFA天线，单极子天线之间的去耦合，但占据空间大，不易于集成。此外，Morteza Kazerooni等人在2011年提出了一种T型的缺陷微带线结构，通过在平面微波传输线上刻蚀T型谐振腔，能有效降低平行放置的平面微波传输线之间的串扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决微带天线和平面微波传输线之间电磁兼容问题，提高系统设备的集成度的微带传输线与微带天线间耦合消除结构。
本发明的目的是这样实现的：
本发明公开了一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，包括接地面101、介质基板102、传输天线辐射贴片103、同轴馈电端口104、微带传输线105、第一谐振腔106、第二谐振腔107及第三谐振腔108；其中，接地面101位于介质基板102的下表面，传输天线辐射贴片103、同轴馈电端口104及微带传输线105分别安装在介质基板102上，传输天线辐射贴片103与微带传输线105相邻，同轴馈电端口104嵌装在传输天线辐射贴片103及介质基板102中，第一谐振腔106及第二谐振腔107集成在微带传输线105上，第三谐振腔108集成在传输天线辐射贴片103上。
对于一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，所述的第一谐振腔106及第二谐振腔107集成在微带传输线105靠近传输天线辐射贴片103的一侧，减弱天线辐射耦合来的干扰信号。
优选的，所述的第三谐振腔108集成在传输天线辐射贴片103靠近微带传输线105的一侧，调整天线表面的电流扰动，降低天线辐射到微带传输线105的能量，实现电磁兼容。
优选的，所述的同轴馈电端口104与无线电天线接口(SMA)连接，微带传输线105的两个端口也分别与无线电天线接口(SMA)连接。
优选的，所述的第一谐振腔106、第二谐振腔107及第三谐振腔108的结构可根据所需要达到的去耦效果改变结构尺寸；第一谐振腔106及第二谐振腔107之间的距离也可根据需达到的降低干扰度的不同而改变。
优选的，所述的介质基板102及传输天线辐射贴片103为矩形结构。
本发明的有益效果在于：
本发明公开的一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，采用在微带天线矩形辐射贴片和微带传输线上集成谐振腔的方式，改变了天线表面和微带传输线表面的电流流动，有效的降低了来自天线的辐射干扰，实现了系统的电磁兼容性设计；
传统的去耦方式多采用3D结构，例如屏蔽罩以及缺陷壁、缺陷地等去耦技术，占据空间大，容易发生电磁泄漏从而导致实际应用效果不佳，且很难降低设备的剖面高度。本发明公开的传输天线与传输线之间的去耦合结构，通过集成谐振腔的方法，能够实现有效去耦，且整体为平面结构，易于集成，制造成本较低，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明中微带传输线与微带天线间耦合消除结构的结构示意图；
图2为本发明中微带传输线与微带天线间耦合消除结构的侧面结构示意图；
图3为本发明中微带传输线与微带天线间耦合消除结构的仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1
结合图1及图2，本发明公开了一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，包括接地面101、介质基板102、传输天线辐射贴片103、同轴馈电端口104、微带传输线105、第一谐振腔106、第二谐振腔107及第三谐振腔108；其中，接地面101位于介质基板102的下表面，传输天线辐射贴片103、同轴馈电端口104及微带传输线105分别安装在介质基板102上，传输天线辐射贴片103与微带传输线105相邻，同轴馈电端口104嵌装在传输天线辐射贴片103及介质基板102中，第一谐振腔106及第二谐振腔107集成在微带传输线105上，第三谐振腔108集成在传输天线辐射贴片103上。
第一谐振腔106及第二谐振腔107集成在微带传输线105靠近传输天线辐射贴片103的一侧，减弱天线辐射耦合来的干扰信号；第三谐振腔108集成在传输天线辐射贴片103靠近微带传输线105的一侧，调整天线表面的电流扰动，降低天线辐射到微带传输线105的能量，实现电磁兼容。
在实际工程中，传输天线辐射贴片103与微带传输线105采用光刻技术进行覆铜设计，为降低制造成本，介质基板102采用介电常数为4.4的FR-4介质板。微带天线辐射贴片103采用50欧姆同轴馈电结构104，同轴馈电端口104通过同轴馈电传输线使SMA内导体与传输天线辐射贴片103相连接，SMA外导体与接地面101连接，微带传输线105采用50欧姆的传输线，其两端与SMA内导体连接。介质基板尺寸与微带天线尺寸根据不同工作频段需求进行设计。
结合图3，对微带传输线与微带天线间的耦合消除结构进行仿真分析，可以看出微带天线与平面微带传输线间的耦合可以降低到-30dB左右，可以有效的降低二者之间的相互干扰。
实施例2
与实施例1相同，其区别在于：
微带天线辐射贴片103与微带传输线105的相邻边为其辐射边，此时耦合到传输线上的辐射能量最多。通过在微带天线辐射贴片103与平面微带传输线105相邻的辐射边上集成更多的谐振腔，有利于改变微带天线矩形辐射贴片103上的电流流向，同时增加的谐振腔可以和集成在微带传输线上的第一谐振腔106和第二谐振腔107形成谐振，抑制表面波传播，降低天线辐射到微带传输线上的辐射干扰，在更宽的频带内降低二者之间的耦合。
实施例3
与实施例1相同，其区别在于：
对于不同长度的微带传输线105，可根据需求在其上刻蚀一个或多个谐振腔，且谐振腔的结构尺寸、谐振腔之间的间距均可进行合理设计，从而改变其等效电容和电感值，改变谐振特性，达到所需去耦效果。
在实际工程应用中，微带天线辐射贴片103与微带传输线105上的谐振腔均可以设计为不同的形状，可以根据所需的频带，设计宽频带谐振特性的谐振腔，也可以结合电磁带隙结构和超材料结构设计，以降低二者之间的相互干扰，满足小型化系统内天线和传输线的电磁兼容性设计需求。
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 (5)
1.一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，其特征在于：包括接地面（101）、介质基板（102）、传输天线辐射贴片（103）、同轴馈电端口（104）、微带传输线（105）、第一谐振腔（106）、第二谐振腔（107）及第三谐振腔（108）；其中，接地面（101）位于介质基板（102）的下表面，传输天线辐射贴片（103）、同轴馈电端口（104）及微带传输线（105）分别安装在介质基板（102）上，传输天线辐射贴片（103）与微带传输线（105）相邻，同轴馈电端口（104）嵌装在传输天线辐射贴片（103）及介质基板（102）中，第一谐振腔（106）及第二谐振腔（107）集成在微带传输线（105）上，第三谐振腔（108）集成在传输天线辐射贴片（103）上；所述的第一谐振腔（106）及第二谐振腔（107）集成在微带传输线（105）靠近传输天线辐射贴片（103）的一侧，减弱天线辐射耦合来的干扰信号。
2.根据权利要求1所述的一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，其特征在于：所述的第三谐振腔（108）集成在传输天线辐射贴片（103）靠近微带传输线（105）的一侧，调整天线表面的电流扰动，降低天线辐射到微带传输线（105）的能量，实现电磁兼容。
3.根据权利要求1所述的一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，其特征在于：所述的同轴馈电端口（104）与无线电天线接口连接，微带传输线（105）的两个端口也分别与无线电天线接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，其特征在于：所述的第一谐振腔（106）、第二谐振腔（107）及第三谐振腔（108）的结构可根据所需要达到的去耦效果改变结构尺寸；第一谐振腔（106）及第二谐振腔（107）之间的距离也可根据需达到的降低干扰度的不同而改变。
5.根据权利要求1所述的一种微带传输线与微带天线间耦合消除结构，其特征在于：所述的介质基板（102）及传输天线辐射贴片（103）为矩形结构。
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