CN109586024B - 一种差分滤波贴片阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差分滤波贴片阵列天线，包括介质基板及设在该介质基板下表面的金属地板，金属地板上分别蚀刻有一条长缝隙及两个U形缝隙，两个U形缝隙开口朝外地对称设在长缝隙的两侧；介质基板的上表面分别设有两对相互平行的贴片对及两条线形谐振枝节和一条馈线，每对贴片对由两个贴片组成，两个贴片对称设在长缝隙的两侧，且它们之间通过一条微带线连接，馈线平行于微带线设在两对贴片对之间的中间位置，两条线形谐振枝节以馈线为对称轴对称设在两对贴片对的两侧，并平行于微带线，每条线形谐振枝节位于各自相应贴片对的两个贴片之间。本发明具有滤波特性，且易加工、结构简单、成本低、增益高。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的技术领域，尤其是指一种差分滤波贴片阵列天线。
背景技术
近年来，由于无线通信技术的迅速发展，使得各种电子设备都在朝着多功能方向发展，而天线作为无线通信技术桥梁和空中接口，也必然朝着这个方向发展。传统的天线不具备滤波功能，使得射频前端通常需要加入滤波器设备来达到运用的要求，而滤波器的加入不仅会增加设备的体积，还会带来额外的插入损耗，于是拥有滤波性能的滤波天线得到了较快的发展。一般的单端口滤波天线抗噪声干扰的能力较差，这导致了天线已经无法满足高数率传输的无线通信需求。因此，差分滤波天线的研究成为一个重要的课题。
随着宽带通信网络技术的发展，尤其是现在4G通信迈向5G通信过程的关键一步，5G移动通信技术是将来的发展趋势。不过，现在滤波天线的结构复杂，这对于天线的制作成本和推广利用都不太理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种差分滤波贴片阵列天线，该天线具有滤波特性，且易加工、结构简单、成本低、增益高，可以可应用于5GHz～5.2GHz范围内的Wi-Fi等无线通讯系统中。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种差分滤波贴片阵列天线，包括有介质基板及设在该介质基板下表面的金属地板，在所述金属地板上分别蚀刻有一条长缝隙及两个U形缝隙，且两个U形缝隙开口朝外地对称设在长缝隙的两侧；在所述介质基板的上表面分别设有两对相互平行的贴片对及两条线形谐振枝节和一条馈线，每对贴片对由两个贴片组成，该两个贴片对称设在长缝隙的两侧，且它们之间通过一条微带线连接，所述馈线平行于微带线设在两对贴片对之间的中间位置，差分信号由馈线两端馈入，两条线形谐振枝节以馈线为对称轴对称设在两对贴片对的两侧，并平行于微带线，且每条线形谐振枝节位于各自相应贴片对的两个贴片之间。
进一步，所述两个U形缝隙位于两对贴片对之间，且U形缝隙的开口宽度与两对贴片对之间的间距相同。
进一步，所述长缝隙的两端优化为圆缝。
进一步，所述贴片为矩形贴片。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的差分滤波贴片阵列天线与现有技术的设计相比，不需要复杂的滤波馈电结构，结构简单，由于一对U形缝隙和一对线形谐振枝节的加入，其实现了较好的频率选择性。
2、本发明的差分滤波贴片阵列天线与现有技术的设计相比，由于一对U形缝隙和线形谐振枝节的加入，从仿真的可实现增益的结果表明，其损耗较少，因而实现了高增益，能够满足无线通讯系统应用的要求。
3、本发明的差分滤波贴片阵列天线采用单层介质板，结构简单，介质基板加工工艺成熟，成本低，成品率高，制作过程简单，可以满足该滤波天线低造价的要求。
4、本发明的差分滤波贴片阵列天线具有结构简单、低剖面的优点，需要调整的参数较少，容易加工设计，适合工程应用，解决了现有技术的一些滤波天线结构复杂、增益低、且频率选择性不好的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线的上、下表面透视图。
图2为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线的侧视图。
图3为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线的俯视图。
图4为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线的仰视图。
图5为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线|S11|和增益(Gain)参数的仿真结果曲线图，实线为增益仿真曲线，虚线为|S11|仿真曲线。
图6为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线在XOZ面的辐射方向图。
图7为本发明实施例的差分滤波贴片阵列天线在YOZ面的辐射方向图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本实施例所提供的差分滤波贴片阵列天线，包括介质基板1、金属地板2、长缝隙3、两个U形缝隙4、两对贴片对、两条连接贴片对的微带线6、两条线形谐振枝节7和一条馈线8；所述金属地板2设在介质基板1的下表面；所述长缝隙3是从金属地板2上蚀刻得到，其两端优化为圆缝；两个U形缝隙4开口朝外地对称设在长缝隙3的两侧，也是从金属地板2上蚀刻得到；所述两对贴片对相互平行，每对贴片对由两个贴片5(具体为矩形贴片)组成，该两个贴片5对称设在长缝隙3的两侧，且它们之间通过一条微带线6连接，位于介质基板1的上表面；所述馈线8平行于微带线6设在两对贴片对之间的中间位置，位于介质基板1的上表面，差分信号由馈线8两端馈入；两条线形谐振枝节7以馈线8为对称轴对称设在两对贴片对的两侧，并平行于微带线6，且每条线形谐振枝节7位于各自相应贴片对的两个贴片5之间，同样处于介质基板1的上表面；所述两个U形缝隙4位于两对贴片对之间，且U形缝隙4的开口宽度与两对贴片对之间的间距相同。
调整本实施例的差分滤波贴片阵列天线各部分的尺寸参数后，通过计算和电磁场仿真，对本实施例的差分滤波贴片阵列天线进行了验证仿真，如图5所示，给出了该天线在4GHz～6GHz频率范围内的|S11|(输入端口回波损耗)和增益(Realized Gain)参数仿真结果的曲线，图中有两条曲线，虚线为|S11|仿真参数，实线为增益仿真参数；可以看到，在5GHz～5.2GHz频段范围内，虚线曲线的值小于-10dB，实线值在10.6～11dBi范围内，仿真结果表明本实施例的差分滤波贴片阵列天线具有较高的增益，稳定的通带，性能良好，能够满足应用于5GHz～5.2GHz的范围内的Wi-Fi等无线通讯系统应用的要求。
本实施例的差分滤波贴片阵列天线HFSS仿真的模型在5.07GHz时XOZ面的辐射方向图如图6所示。
本实施例的差分滤波贴片阵列天线HFSS仿真的模型在5.07GHz时YOZ面的辐射方向图如图7所示。
上述实施例中，介质基板1采用TACONIC TLX、聚酰亚胺、聚四氟乙烯玻璃布和共烧陶瓷任意一种材料构成；金属地板2、贴片5、线形谐振枝节7和馈线8采用的金属为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (1)
1.一种差分滤波贴片阵列天线，包括有介质基板及设在该介质基板下表面的金属地板，其特征在于：在所述金属地板上分别蚀刻有一条长缝隙及两个U形缝隙，且两个U形缝隙开口朝外地对称设在长缝隙的两侧；在所述介质基板的上表面分别设有两对相互平行的贴片对及两条线形谐振枝节和一条馈线，每对贴片对由两个贴片组成，该两个贴片对称设在长缝隙的两侧，且它们之间通过一条微带线连接，所述馈线平行于微带线设在两对贴片对之间的中间位置，差分信号由馈线两端馈入，两条线形谐振枝节以馈线为对称轴对称设在两对贴片对的两侧，并平行于微带线，且每条线形谐振枝节位于各自相应贴片对的两个贴片之间；所述两个U形缝隙位于两对贴片对之间，且U形缝隙的开口宽度与两对贴片对之间的间距相同；所述长缝隙的两端优化为圆缝；所述贴片为矩形贴片。
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