CN115000713A - 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线 - Google Patents

基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线 Download PDF

Info

Publication number
CN115000713A
CN115000713A CN202210538329.8A CN202210538329A CN115000713A CN 115000713 A CN115000713 A CN 115000713A CN 202210538329 A CN202210538329 A CN 202210538329A CN 115000713 A CN115000713 A CN 115000713A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
dielectric plate
metal layer
integrated waveguide
substrate integrated
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.)
Pending
Application number
CN202210538329.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘震国
王柠琳
战俊麟
张超
陆卫兵
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.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast 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 Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202210538329.8A priority Critical patent/CN115000713A/zh
Publication of CN115000713A publication Critical patent/CN115000713A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明是一种基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，该滤波天线在下层介质板的下表面设有接地板，在下层介质板的上表面设置有与中间层金属层相连接的带状线、与带状线相连接的微带线，上层介质板放置于下层介质板的上方且相互贴合，在上层介质板的上表面覆盖有顶层金属层，在顶层金属层上开有槽，下层介质板与上层介质板上均设置有尺寸和周期相同的金属化通孔，金属化通孔与顶层金属层、上层介质板、中间层金属层、下层介质板相连接，构成金属电壁；中间层金属层的一侧长边由金属化通孔压合，另一侧长边与金属电壁之间留有缝隙。本发明的滤波天线，为未来无线通信系统的小型化和综合性能的提高提供了一个解决方法。

Description

基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线
技术领域
本发明涉及一种基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，可用于微波/毫米波 技术领域。
背景技术
近年来，滤波器、天线作为射频前端电路中的两个最主要无源元件，均朝着低成本， 轻重量，小型化，高性能的方向发展。将天线和滤波器融合设计成滤波天线，使其同时具有辐射和滤波功能，从而减小射频前端尺寸并提高系统整体性能成为天线领域的一个研究热点。
基片集成波导作为近几十年被提出的一种低剖面、低损耗、易集成的新型导波结构， 对于天线是一个至关重要的发展导向。在此基础上，为了进一步减小电路的尺寸，折叠基片集成波导技术被提出。折叠基片集成波导经由基片集成波导结构中间横向折叠而来，折叠后高度变为原基片集成波导高度的两倍，宽度为原基片集成波导的一半左右，原先 基片集成波导的上表面折叠后在中间形成金属面。这种将基片在垂直维度上进行了扩展 的途径，不仅不影响传输性能，而且能将电路的面积减小到原来的一半，实现了小型化。
综上所述，利用折叠基片集成波导的小型化和高性能优势融合设计成滤波天线，成 为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出了一种基于折叠基片集成 波导的小型化缝隙滤波天线，同时具有辐射和滤波功能，具有较好的带外选择特性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于折叠基片集成波导的小型化缝 隙滤波天线采用的技术方案是：
该滤波天线在下层介质板的下表面设有接地板，在下层介质板的上表面设置有与中 间层金属层相连接的带状线、与带状线相连接的微带线，上层介质板放置于下层介质板的上方且相互贴合，在上层介质板的上表面覆盖有顶层金属层，在顶层金属层上开有槽，下层介质板与上层介质板上均设置有尺寸和周期相同的金属化通孔，金属化通孔与顶层金属层、上层介质板、中间层金属层、下层介质板相连接，构成金属电壁；中间层金属 层的一侧长边由金属化通孔压合，另一侧长边与金属电壁之间留有缝隙。
所述上层介质板、中间层金属层和下层介质板叠合放置且相互贴合。
所述的金属化通孔位于上层介质板内侧的一圈，形成一个开口环形，开口位于带状 线的两侧。
所述的槽为一个直线槽，位于与带状线靠近的一侧。
所述的微带线位于下层介质板的一端，其上面不覆盖上层介质板，中间层金属层位 于下层介质板的中间，通过带状线与微带线相连接。
所述上层介质板与下层介质板基片材质和厚度相同；均为Rogers RO4003，介电常数为3.55，正切损耗角为0.0027，介质板的厚度均为0.508mm，双层结构的厚度为 1.016mm。
所述上层介质板与下层介质板呈阶梯状。
有益效果：本发明与现有的滤波天线相比具有以下技术效果：
1、本发明具有更加紧凑的尺寸，结构也更加的简单：
2、本发明的双层折叠结构与传统的基片集成波导滤波天线相比面积减小,更适合应 用于现代微波毫米波电路的集成。同时采用双模折叠基片集成波导谐振腔能够进一步减 小滤波天线的尺寸。
3、本发明采用在折叠基片集成波导上开槽的方式，在不增加滤波电路的前提下实现了辐射和滤波特性，具有较好的带外抑制特性。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的反射系数曲线图。
图5为本发明的增益曲线图。
图6为本发明的在6.49GHz天线方向图。
图中有：下层介质板1、上层介质板2、接地板3、金属化通孔4、微带线5、带状 线6、中间层金属层7、顶层金属层8、槽9、缝隙10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、2、3所示，基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，整体结构包括下层介质板1、上层介质板2及设置在两者之间的中间层金属层7，上层介质板2叠合 放置于上层介质板1的上方且相互贴合，上层介质板2的上表面覆盖有顶层金属层8， 在顶层金属层8上开有槽9，下层介质板1的下表面设有接地板3。下层介质板1与上 层介质板2上均设置有尺寸和周期相同的金属化通孔4，金属化通孔与顶层金属层8、 上层介质板2、中间层金属层7、下层介质板1相连接，构成金属电壁。中间层金属层7 的一侧长边由金属化通孔压合，另一层长边与金属电壁留有缝隙10。金属化通孔4、顶 层金属层8、上层介质板2、中间层金属层7、下层介质板1、接地板3、中间层金属层 8上的缝隙10和顶层金属层上的槽9构成基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线。 上层介质板和下层介质板均为RogersRO4003，介电常数为3.55，正切损耗角为0.0027， 介质板的厚度均为0.508mm，双层结构的厚度为1.016mm。
滤波天线的尺寸为40.1*13.4*1.016mm3，下层介质板和接地板的大小均为 40.1*13.4mm2，上层介质板的大小为33*13.4mm2，微带线的阻抗为50欧姆，微带 线的长度为7.1mm，带状线的长度为3mm，缝隙宽为1.76mm。金属化通孔的半径 为0.45mm，相邻金属化通孔的圆心距离为1.8mm，顶层金属层上的槽长为22.9mm、 槽宽为1.24mm，天线的工作带宽为6.32GHz-6.53GHz，带内增益为5dB，选用仿 真软件为Ansoft公司的HFSS，在计算机上模拟仿真得到：如图4所示的天线反射 系数曲线图、图5所示的是天线的增益曲线图、图6所示的是在6.49GHz天线方向 图。本发明设计结构简单，尺寸紧凑，滤波天线选择特性较好，降低了加工难度和 加工成本且面积减小。以上得到的曲线实在给定条件下获得，若改变结构参数也可 以获得相似的曲线。
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 (7)

1.一种基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：该滤波天线在下层介质板(1)的下表面设有接地板(3)，在下层介质板(1)的上表面设置有与中间层金属层(7)相连接的带状线(6)、与带状线(6)相连接的微带线(5)，上层介质板(2)放置于下层介质板(1)的上方且相互贴合，在上层介质板(2)的上表面覆盖有顶层金属层(8)，在顶层金属层(8)上开有槽(9)，下层介质板(1)与上层介质板(2)上均设置有尺寸和周期相同的金属化通孔(4)，金属化通孔与顶层金属层(8)、上层介质板(2)、中间层金属层(7)、下层介质板(1)相连接，构成金属电壁；中间层金属层(7)的一侧长边由金属化通孔压合，另一侧长边与金属电壁之间留有缝隙(10)。
2.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述上层介质板(2)、中间层金属层(7)和下层介质板(1)叠合放置且相互贴合。
3.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述的金属化通孔(4)位于上层介质板(2)内侧的一圈，形成一个开口环形，开口位于带状线(6)的两侧。
4.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述的槽(9)为一个直线槽，位于与带状线(6)靠近的一侧。
5.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述的微带线(5)位于下层介质板(1)的一端，其上面不覆盖上层介质板(2)，中间层金属层(7)位于下层介质板(1)的中间，通过带状线(6)与微带线(5)相连接。
6.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述上层介质板(2)与下层介质板(1)基片材质和厚度相同；均为Rogers RO4003，介电常数为3.55，正切损耗角为0.0027，介质板的厚度均为0.508mm，双层结构的厚度为1.016mm。
7.根据权利要求1所述的基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线，其特征在于：所述上层介质板(2)与下层介质板(1)呈阶梯状。
CN202210538329.8A 2022-05-17 2022-05-17 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线 Pending CN115000713A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210538329.8A CN115000713A (zh) 2022-05-17 2022-05-17 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210538329.8A CN115000713A (zh) 2022-05-17 2022-05-17 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115000713A true CN115000713A (zh) 2022-09-02

Family

ID=83027357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210538329.8A Pending CN115000713A (zh) 2022-05-17 2022-05-17 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115000713A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101615711A (zh) * 2009-06-10 2009-12-30 东南大学 折叠半模基片集成波导
CN111509381A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 中山大学 一种基于基片集成波导的折叠背腔缝隙天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101615711A (zh) * 2009-06-10 2009-12-30 东南大学 折叠半模基片集成波导
CN111509381A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 中山大学 一种基于基片集成波导的折叠背腔缝隙天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAO YANG等: "《Folded Substrate Integrated Waveguide Based Composite Right/Left-Handed Transmission Line and Its Application to Partial H-Plane Filters》", 《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》, vol. 61, no. 2, pages 9 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110474137B (zh) 一种基于siw的多层三路功分滤波器
CN108832291B (zh) 一种基片集成波导滤波天线
KR101571345B1 (ko) 각각 적어도 하나의 전송 라인을 포함하는 2개의 기판을 상호 연결하기 위한 시스템
CN109301416B (zh) 悬置基片集成波导传输线
CN110544822A (zh) 基于SIW结构的Ka波段小型化滤波天线
CN110797614B (zh) 一种具有高次模抑制的小型化基片集成波导滤波器
CN113300065B (zh) 基于三角形基片集成波导的混合模式带通滤波器
CN109830789B (zh) 一种基于折叠基片集成波导和互补开口谐振环的宽带带通滤波器
CN111864324A (zh) 一种基于csrr的小型双频带通滤波器
CN113314817B (zh) 双层三角形基片集成波导滤波器
CN108493534B (zh) 一种四模基片集成波导宽带滤波器
CN110085955A (zh) 超宽带isgw带通滤波器
CN202121040U (zh) 高缺陷共面波导双频滤波器
CN214125262U (zh) 一种基于多重融合结构的双频滤波开关
CN112234358A (zh) 一种小型化双陷波超宽带天线
CN115000713A (zh) 基于折叠基片集成波导的小型化缝隙滤波天线
CN112086717B (zh) 一种容性贴片加载的双模基片集成波导带通滤波器
CN109755711A (zh) 双层半模基片集成波导宽带滤波耦合器
CN109167137A (zh) 一种新型基片集成脊波导结构
CN212725534U (zh) 一种小型化siw谐振腔及其构成的宽阻带siw滤波器
US11177546B2 (en) Bandpass filter based on effective localized surface plasmons and operation method thereof
CN212571298U (zh) 一种基于csrr的小型双频带通滤波器
CN209747696U (zh) 一种超宽带isgw带通滤波器
CN210092342U (zh) 一种基于siw谐振腔的双频滤波天线
CN210296585U (zh) 基于共面波导的单腔双频带微波滤波器

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220902

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication