CN113381171B - 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线 - Google Patents

基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线 Download PDF

Info

Publication number
CN113381171B
CN113381171B CN202110498487.0A CN202110498487A CN113381171B CN 113381171 B CN113381171 B CN 113381171B CN 202110498487 A CN202110498487 A CN 202110498487A CN 113381171 B CN113381171 B CN 113381171B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric
dielectric resonator
dielectric substrate
resonator
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110498487.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113381171A (zh
Inventor
闫宁宁
宋逗逗
马凯学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202110498487.0A priority Critical patent/CN113381171B/zh
Publication of CN113381171A publication Critical patent/CN113381171A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113381171B publication Critical patent/CN113381171B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0053—Selective devices used as spatial filter or angular sidelobe filter

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，包括自上而下的第一层至第五层双面覆铜的介质基板；第二层介质基板、第四层介质基板各自切割形成一个环形介质基板，将上下两个介质谐振器包围进行辐射；未被切割的第三层介质基板上金属层布置T形馈线、下金属层布置矩形馈线，下方介质谐振器的中心形成中心金属通孔，介质谐振器外侧有馈电金属通孔；上方介质谐振器顶部连到第一介质基板、底部紧贴T型馈线；下方介质谐振器顶部紧贴矩形馈线、底部连接到第五层介质基板上金属层接地。本发明能够在基于SISL结构且无额外滤波电路情况下，通过设计多种馈电方式激励介质谐振器和环形介质基板辐射来实现天线小型化和滤波效果。

Description

基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线
技术领域
本发明涉及介质填充小型化天线和滤波技术领域，特别是涉及基于SISL结构的介质填充小型化天线与滤波技术相结合。
背景技术
随着现代通讯的快速发展，人们对便携式移动设备的要求越来越高，其中小型化是主要趋势之一。利用低损耗和高介电常数材料设计出来的介质谐振器被广泛用于天线中。
但是，利用高介电常数设计出的天线具有高Q值，低带宽，较差的带外抑制等特点，为了解决这些问题可将带通滤波器和天线集成到单个模块中，但是现有的介质谐振器天线为了保障滤波和辐射性能，其结构设计往往比较复杂，难以满足对其结构小型化的需求。并且介质填充天线通常使用的板材为罗杰斯板材，增加了制作的成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，而提出一种基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线。
基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，通过矩形馈线、馈电金属通孔和T型馈线三种馈电方式进行馈电，包括自上而下的第一层至第五层双面覆铜的介质基板；第二层介质基板、第四层介质基板各自切割形成一个环形介质基板，将上下两个介质谐振器包围共同进行混合辐射，下方介质谐振器的中心形成中心金属通孔；未被切割的第三层介质基板上金属层布置T形馈线、下金属层布置矩形馈线，上方介质谐振器的顶部连到第一介质基板、底部紧贴T型馈线；下方介质谐振器的顶部紧贴矩形馈线、底部连接到第五层介质基板的上金属层接地；介质谐振器的外侧形成馈电金属通孔，贯穿第二介质基板、第三介质基板以及第二介质基板与第三介质基板上下表面的金属层。
优选的，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器的大小特性完全一样。
优选的，所述中心金属通孔的底部连接到第五介质基板的上金属层、顶部连接到下方介质谐振器的上边缘。
优选的，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器为矩形状的介质谐振器。
优选的，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器采用介电常数38.4的介质材料形成。
优选的，五层介质基板采用FR4板材。
与现有技术相比较，本发明提供了基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，其结构设计科学，通过填充高介电常数实现天线的小型化，利用多种馈电方式扩宽介质谐振天线的带宽，通过多个谐振点间的电磁耦合产生滤波效果，提高其带外的抑制效果，一定程度上解决了介质谐振天线的局限性。
另外，FR4介质基板的使用大大降低了此类天线的制作成本，从而在保证天线性能的前提下，显著缩小产品的体积，减小制作的成本。
附图说明
图1为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线各层结构图；
图2为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的介质谐振器的3D视图；
图3为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的金属层14的俯视图；
图4为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的金属层15的俯视图；
图5为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的介质谐振器的俯视图；
图6为本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的介质谐振器的侧视图；
图7为本发明提供的两种不同环形基板宽度的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线的相对带宽|S11|和增益示意图；
图中，1、2、3、4、5分别为自上而下布置的五层介质基板的第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第四介质基板、第五介质基板，6、7分别为上方介质谐振器与下方介质谐振器，8为下方介质谐振器中的中心金属通孔，9为连接各层介质基板的铆钉孔，10、11分别为附着于第一介质基板上金属层、下金属层，12、13分别为附着于第二介质基板上金属层、下金属层，14、15分别为附着于第三介质基板上金属层、下金属层，16、17分别为附着于第一介质基板上金属层、下金属层，18、19分别为附着于第一介质基板上金属层、下金属层，20为贯穿所有层的金属通孔，21为位于第三介质基板的下金属层15上的矩形馈线，22为贯穿第二介质基板2和第三介质基板3、第二介质基板的上金属层12、第二介质基板的下金属层13、第三介质基板的上金属层14和第三介质基板的下金属层15的馈电金属通孔，23是位于第三介质基板的上金属层14上的T型馈线，24，25分别是第二介质基板2、第四介质基板4通过切割形成的上方环形介质基板、下方环形介质基板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图6，本发明提供了基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，包括自上而下的第一层至第五层双面覆铜的介质基板；还包括上下两块被上方环形介质基板24和下方环形介质基板25围住的上方介质谐振器6和上方介质谐振器7；上方介质谐振器6顶部连到第一介质基板1、底部紧贴T型馈线16；下方介质谐振器7顶部紧贴矩形馈线21、底部连接到第五层介质基板5的上金属层18接地；还设置有馈电金属通孔22，贯穿第二介质基板2和第三介质基板3，第二介质基板的上金属层12，第二介质基板的下金属层13，第三介质基板的上金属层14和第三介质基板的下金属层15，上方介质谐振器6和上方介质谐振器7采用介电常数38.4的介质材料，大大减小了天线的尺寸。
在本发明中，第三介质基板3的上金属层14和第三介质基板的下金属层15分别包含T型馈线23和矩形馈线21，上方介质谐振器6侧面通过馈电金属通孔22馈电，共三种馈电方式，50Ω微带线位于第三介质基板3的上金属层14，五层介质基板的每层金属层都通过金属通孔20相连接地。
在本发明中，天线由矩形馈线21，馈电金属通孔22和T形馈线23进行馈电，矩形馈线21位于第三介质基板3下金属层16上，T型馈线23位于第三介质基板3的上金属层14上。
在本发明中，矩形状的上方介质谐振器6和下方介质谐振器7大小特性完全一样，被第二介质基板2和第四介质基板4包围进行辐射，进一步小型化了天线尺寸。
在本发明中，五层介质基板都是FR4板材，大大节约了成本。
在本发明中，第一介质基板2、第二介质基板4形成的上方环形介质基板24、下方环形介质基板25和上方介质谐振器6、上方介质谐振器7共同进行混合辐射，随着上方环形介质基板24和下方环形介质基板25面积的有限增大可以提高天线的带外抑制效果，对结果性能有一定的影响。
在本发明中，具体实现上，第三介质基板3未被切割，为多馈电的设计提供了空间，这为多种馈电方式提供了条件，通过多个馈电激励，产生多个有用的谐振点，扩宽了带宽，不同谐振点之间的电磁耦合形成辐射零点。
在本发明中，馈电金属通孔22可激励介质谐振器产生一谐振点，它的使用会使其侧面形成电壁，与其上方介质谐振器6和上方介质谐振器7产生的电场进行电磁耦合，在高频处产生一轴向辐射零点。
具体实现上，填充高介电常数的结构较为敏感，所以选择T型馈线16进行馈电激励上方介质谐振器6，下方介质谐振器7产生一谐振点，其与馈电金属通孔22激励的电场形成一耦合机制，在低频处产生一轴向辐射零点。
另外，由于填充高介电常数材料，效率普遍偏高，所以低频和高频抑制效果不太理想，为了增强低频处的抑制效果，所以引入矩形馈线21进一步提高抑制效果，如图4。
为了增强高频处的抑制效果，进而使用下方介质谐振器7中间的中心金属通孔8，底部连接到第五介质基板的上金属层18接地，顶部连接到下方介质谐振器7的顶部，可在高频处产生第二个轴向辐射零点，提高高频的带外抑制效果。
本发明中，矩形状的上方介质谐振器6以及下方介质谐振器7外的上方环形介质基板24和下方环形介质基板25也参与辐射，其宽度变化对结果有一定的影响。
图7是不同的环形介质基板宽度下的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线S11与增益的仿真，该天线能够工作在4.8-5.0GHz这个频带，而且呈现出很好的频率选择性，增益最高可达到4.45dBi。而且从图7可知随着环形介质基板宽度的增大，谐振频率往低频偏移，且滤波效果更好。依此可看出本天线是环形介质基板和介质谐振器的混合辐射。
对于本发明，如图1、2、3、4、5、6所示，通过公式计算两个介质谐振器的大小，使介质谐振器的基次模谐振频率约为5GHz，然后加入馈电金属通孔22，调节馈电金属通孔22的半径，使中心频率约为5GHz，观察增益曲线，之后采用T型馈线16，观察增益曲线中的辐射零点，之后依次加入中心金属通孔8和矩形馈线21，观察增益曲线中的辐射零点。最后调节馈电金属通孔22和中心金属8的半径和T型馈线16，矩形馈线21的馈线大小，调节最终的匹配。结果如图7。
综上所述，本发明提供的基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，其结构设计科学，基于SISL结构将滤波功能与介质填充天线相结合，充分提高天线的集成程度。在保证天线性能的前提下，使产品在较宽的带宽，较高的带外抑制下趋于小型化，减小制作的成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于SISL结构的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，通过矩形馈线、馈电金属通孔和T型馈线三种馈电方式进行馈电，包括自上而下的第一层至第五层双面覆铜的介质基板；第二层介质基板、第四层介质基板各自切割形成一个环形介质基板，将上下两个介质谐振器包围共同进行混合辐射，下方介质谐振器的中心形成中心金属通孔；未被切割的第三层介质基板上金属层布置T形馈线、下金属层布置矩形馈线，上方介质谐振器的顶部连到第一介质基板、底部紧贴T型馈线；下方介质谐振器的顶部紧贴矩形馈线、底部连接到第五层介质基板的上金属层接地；介质谐振器的外侧形成馈电金属通孔，贯穿第二介质基板、第三介质基板以及第二介质基板与第三介质基板上下表面的金属层。
2.如权利要求1所述的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器的大小特性完全一样。
3.如权利要求1所述的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，所述中心金属通孔的底部连接到第五介质基板的上金属层、顶部连接到下方介质谐振器的上边缘。
4.如权利要求1所述的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器为矩形状的介质谐振器。
5.如权利要求1所述的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，所述上方介质谐振器和下方介质谐振器采用介电常数38.4的介质材料形成。
6.如权利要求1所述的紧凑型滤波介质谐振天线，其特征在于，五层介质基板采用FR4板材。
CN202110498487.0A 2021-05-08 2021-05-08 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线 Active CN113381171B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110498487.0A CN113381171B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110498487.0A CN113381171B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113381171A CN113381171A (zh) 2021-09-10
CN113381171B true CN113381171B (zh) 2022-05-31

Family

ID=77570840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110498487.0A Active CN113381171B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113381171B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116031599A (zh) * 2022-12-14 2023-04-28 天津大学 基于介质集成悬置线复合谐振器的滤波器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848519A (zh) * 2017-01-17 2017-06-13 电子科技大学 一种人工复合介质填充的介质集成悬置线
CN109037867A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 电子科技大学 基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构
CN110311196A (zh) * 2019-06-18 2019-10-08 天津大学 基于介质集成悬置线的5g双通带滤波器
CN110661067A (zh) * 2019-09-12 2020-01-07 天津大学 一种基于5g双频的介质集成悬置线的带通滤波器
CN111883914A (zh) * 2020-07-13 2020-11-03 南京理工大学 基于siw馈电的具有滤波特性的介质谐振器宽带天线
CN112736426A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 西安交通大学 一种基于多模谐振器的宽带介质谐振器滤波天线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848519A (zh) * 2017-01-17 2017-06-13 电子科技大学 一种人工复合介质填充的介质集成悬置线
CN109037867A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 电子科技大学 基于介质集成悬置线的贴片滤波器结构
CN110311196A (zh) * 2019-06-18 2019-10-08 天津大学 基于介质集成悬置线的5g双通带滤波器
CN110661067A (zh) * 2019-09-12 2020-01-07 天津大学 一种基于5g双频的介质集成悬置线的带通滤波器
CN111883914A (zh) * 2020-07-13 2020-11-03 南京理工大学 基于siw馈电的具有滤波特性的介质谐振器宽带天线
CN112736426A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 西安交通大学 一种基于多模谐振器的宽带介质谐振器滤波天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An SISL Sequentially Rotated Feeding Circularly Polarized Stacked Patch Antenna Array;Ningning Yan,et al;《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》;20200331;第68卷(第3期);全文 *
An SISL Triple-Band Multimode Stacked-Patch Antenna;Ningning Yan，et al;《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》;20190228;第67卷(第2期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113381171A (zh) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105870619B (zh) 一种具有高共模抑制的差分滤波微带阵列天线
EP1025614B1 (en) Compact antenna structures including baluns
WO2021082988A1 (zh) 天线模组及电子设备
KR100729269B1 (ko) 안테나 장치
US7471248B2 (en) Planar multiband antenna
CN108847521A (zh) 宽带差分馈电微带滤波天线
TWI484772B (zh) 多輸入多輸出天線裝置
JP2005510927A (ja) デュアルバンドアンテナ装置
US20070268188A1 (en) Ground plane patch antenna
JP2004007559A (ja) 多共振アンテナ、アンテナモジュールおよび多共振アンテナを用いた無線装置
CN109687129B (zh) 一种滤波天线阵列
CN110233342B (zh) 一种复数阻抗匹配圆极化滤波天线
JPH0951224A (ja) 複数種類の多層誘電体膜からなるマイクロストリップアンテナ
CN113922075B (zh) 一种基于高阶模的慢波基片集成波导双工天线
US6798320B2 (en) Microstrip line having a line electrode with integral edge electrodes
US9368858B2 (en) Internal LC antenna for wireless communication device
CN113381171B (zh) 基于sisl结构的紧凑型滤波介质谐振天线
Wang et al. A dual-band filtering dielectric resonator antenna
CN111628287A (zh) 一种宽带圆极化贴片天线
Tang et al. Differentially SIW TE 20-mode Fed substrate integrated filtering dielectric resonator antenna for 5G millimeter wave application
CN113851845B (zh) 一种抑制带内信号的集成滤波双工天线
WO2002087012A1 (en) Pifa antenna with higp structure
CN109088168B (zh) 一种移动终端天线和移动终端
JPH04337908A (ja) 平面アンテナ
US7149540B2 (en) Antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant