CN112864607A - 一种基于siw的宽带高通滤波天线及天线阵列 - Google Patents

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张霄鹏
周李
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Abstract

本发明提出一种基于SIW的宽带高通滤波天线及天线阵列，该天线包括：印刷地板，辐射体、传输线以及金属反射地板，该印刷地板、该辐射体和该传输线设置在一电路板上，该金属反射地板支撑固定该电路板；其中，该印刷地板包括分别形成在该电路板的两个表面上的两个印刷地板部分；该辐射体包括形成在该电路板的中间层的两个导电片和分别形成在该两个印刷地板部分上的两个开槽构成的平衡器；该传输线包括形成在该电路板的中间层的带状线、SIW、带状线以及形成在该电路板的一个表面上的微带线。有利于射频前端尺寸小型化和提高射频前端匹配性能。

Description

一种基于SIW的宽带高通滤波天线及天线阵列
技术领域
本发明涉及卫星通信、微波无线通信领域中微波功能器件与天线。尤其涉及宽带高通滤波天线。
背景技术
在微波无线技术快速发展下，通信系统朝着小型化、集成化、多功能化发展，由于机动化小型化得需求，往往需要射频前端具有极化特性好、增益高、方向性强、体积小和重量轻的特点。传统的设计方法中，滤波器与天线总是分开进行单独设计，有需要的时候将其级联起来工作，这样使得射频前端尺寸大、重量重、结构复杂、匹配性能也并不好，使得射频前端的工作性能恶化。
在信息化时代，人类并不满足与在固定的地方获取信息，而是能在运动中汽车、轮船和飞机中获取信息。相控阵天线是在阵列天线的基础上发展起来的，其优势在于扫描速度快，波束控制灵活，可在移动的载体上搜索并跟踪卫星信号。随着卫星通信技术的飞速发展，相控阵天线成本的降低，结构的简化便于安装耐用成为卫星通信技术一个重要课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于SIW的宽带高通滤波天线，有利于射频前端尺寸小型化和提高射频前端匹配性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种基于SIW的宽带高通滤波天线，包括：印刷地板，辐射体、传输线以及金属反射地板，该印刷地板、该辐射体和该传输线设置在一电路板上，该金属反射地板支撑固定该电路板并对辐射体辐射的电磁波起反射作用；其中，该印刷地板包括分别形成在该电路板的两个表面上的两个印刷地板部分；该辐射体包括形成在该电路板的中间层的两个导电片和分别形成在该两个印刷地板部分上的两个开槽构成的平衡器；该传输线包括形成在该电路板的中间层的带状线、SIW、带状线以及形成在该电路板的一个表面上的微带线。
在一些实施例中，该两个印刷地板部分通过若干导电孔连通。
在一些实施例中，该传输线的带状线、SIW、带状线以及微带线结构，构成一高通滤波器。
在一些实施例中，该两个导电片之一与该传输线的带状线相连；该两个导电片之另一通过导电孔与该印刷地板相连。
在一些实施例中，该电路板为多层PCB板或LTCC陶瓷板。
在一些实施例中，该天线的高度为1/2 工作波长的整数倍。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：提供一种基于SIW的宽带高通滤波天线阵列，包括组成阵列的若干前述的天线。
在一些实施例中，该若干天线是共用同一个金属反射地板的。
与现有技术相比，本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线及天线阵列，通过在电路板上形成印刷地板、辐射体和传输线，再通过金属反射地板将电路板夹住固定，有利于把宽频带天线与高通滤波器级联集成在一体，让整个射频前端尺寸小型化，阻抗匹配更加稳定。另外，通过把若干滤波天线印刷在长条的电路板上组成线阵，也有利于以此线阵作为组阵单元，在大的金属反射地板上组成任意单元数的天线阵列。
附图说明
图1是本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线的组合结构示意。
图2是本发明的天线中电路板上结构的组合透视示意。
图3是本发明的天线中电路板上结构的组合透视示意。
图4是本发明的天线中电路板上结构的分解示意。
图5是本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线阵列的组合结构示意。
图6是本发明的天线阵列的天线驻波比曲线图。
图7是本发明的天线的增益与频率曲线图。
其中，附图标记说明如下：100 天线阵列 40 金属反射地板 50 电路板 10 天线1 印刷地板 11、12 印刷地板部分 2 辐射体 21、22 导电片 23、24 开槽 3 传输线 31 带状线 32 SIW 33 带状线 34 微带线 4 金属反射地板 5 电路板 51 第一表面 52 第二表面 53 中间层 54 导电孔。
具体实施方式
为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如下。
参见图1至图4，图1是本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线的组合结构示意。 图2是本发明的天线中电路板上结构的组合透视示意。图3是本发明的天线中电路板上结构的组合透视示意。图4是本发明的天线中电路板上结构的分解示意。本发明提出一种基于SIW的宽带高通滤波天线10，包括：印刷地板1，辐射体2、传输线3以及金属反射地板4。其中，印刷地板1、辐射体2和传输线3设置在电路板5上。
具体地，电路板5为多层PCB板或LTCC（低温共烧）陶瓷板。金属反射地板4支撑固定电路板5，并对辐射体2辐射的电磁波进行反射。举例而言，金属反射地板4是在垂直于电路板5的方向，从两侧将电路板5夹住。天线10的高度为1/2工作波长的整数倍。天线10适用于周期性辐射传播。
印刷地板1主要由电路板5的两个表面51、52的覆铜结构形成。印刷地板1与金属反射地板4导通。
具体地，印刷地板1包括：分别形成在两个表面51、52上的两个印刷地板部分11、12，以及用于将两个印刷地板部分11和12连通的若干导电孔54。
辐射体2主要由电路板5的中间层53的覆铜结构和设置在印刷地板1上的开槽结构形成。
具体地，辐射体2包括：形成在中间层53的导电片21、22，两个分别形成在印刷地板部分11、12上的开槽23、24以及用于将导电片22和印刷地板部分12连通的若干导电孔54。两个导电片21、22构成辐射片，两个开槽23、24构成平衡器（巴伦）。
传输线3主要由中间层53的覆铜结构和两个表面51、52的覆铜结构形成。
具体地，传输线3包括：形成在中间层53的带状线31、SIW 32、带状线33以及形成在一个表面51上的微带线34。值得一提的是，传输线3的带状线31、SIW 32、带状线33以及微带线34结构，构成一高通滤波器。导电片21与传输线3的带状线31相连；导电片22通过导电孔54与印刷地板1相连。
结合参见图5、图6和图7，图5是本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线阵列的组合结构示意。图6是本发明的天线的天线回波损耗曲线图。图7 是本发明的天线的增益与频率曲线图。在一个具体实施例中，天线阵列100是前述天线10的阵列典型应用，这种的组阵结构简单紧凑，通用性强，易于实现，同时极大降低了成本，适合大型相控阵天线。
本发明的基于SIW的宽带高通滤波天线10及天线阵列100的有益效果包括但不限于：通过在电路板5上形成印刷地板1、辐射体2和传输线3，再通过金属反射地板4将电路板5夹住固定，有利于把宽频带天线与高通滤波器级联集成在一体，让整个射频前端尺寸小型化，阻抗匹配更加稳定。另外，通过把若干滤波天线印刷在长条的电路板50上组成线阵，也有利于以此线阵作为组阵单元，在大的金属反射地板40上组成任意单元数的天线阵列。
以上，仅为本发明之较佳实施例，意在进一步说明本发明，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。

Claims (8)

1.一种基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于，包括：印
刷地板（1），辐射体（2）、传输线（3）以及金属反射地板（4），该印刷地板（1）、该辐射体（2）和该传输线（3）设置在一电路板（5）上，该金属反射地板（4）支撑固定该电路板（5），并对辐射体（2）辐射的电磁波起反射作用；其中，该印刷地板（1）包括分别形成在该电路板（5）的两个表面（51、52）上的两个印刷地板部分（11、12）；该辐射体（2）包括形成在该电路板（5）的中间层（53）的两个导电片（21、22）和分别形成在该两个印刷地板部分（11、12）上的两个开槽（23、24）构成的平衡器；该传输线（3）包括形成在该电路板（5）的中间层（53）的带状线（31）、SIW（32）、带状线（33）以及形成在该电路板（5）的一个表面（51）上的微带线（34）。
2.根据权利要求1所述的基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于：该两个印刷地板部分（11、12）通过若干导电孔（54）连通。
3.根据权利要求1所述的基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于：该传输线（3）的带状线（31）、SIW（32）、带状线（33）以及微带线（34）结构，构成一高通滤波器。
4.根据权利要求1所述的基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于：该两个导电片（21、22）之一与该传输线（3）的带状线（31）相连；该两个导电片（21、22）之另一通过导电孔（54）与该印刷地板（1）相连。
5.根据权利要求1所述的基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于：该电路板（5）为多层PCB板或LTCC陶瓷板。
6.根据权利要求1所述的基于SIW的宽带高通滤波天线（10），其特征在于：该天线（10）的高度为1/2 工作波长的整数倍。
7.一种基于SIW的宽带高通滤波天线阵列（100），其特征在于：包括组成阵列的若干如权利要求1至6任一项所述的天线（10）。
8.根据权利要求7所述的基于SIW的宽带高通滤波天线阵列（100），其特征在于：该若干天线（10）是共用同一个金属反射地板（40）的。
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