CN206619694U - 高增益滤波天线 - Google Patents

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张贯京
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Abstract

本实用新型公开一种高增益滤波天线。该高增益滤波天线包括上表面和下表面，上表面包括第一微带线、矩形谐振环和第二微带线；所述下表面包括地面、第三微带线、第四微带线以及第五微带线。本实用新型通过在现有天线中加入矩形谐振环，使得本实用新型的天线有具有较好的滤波特性；通过地面构成一个反射器，使得本实用新型的天线具有较好的辐射特性；通过在偶极子的另一侧添加第五微带线形成一个导向器，进一步了提高天线增益；通过在第三微带线的连接部设置三角形缺口，提高了信号的匹配度。

Description

高增益滤波天线
技术领域
本实用新型涉及射频微波通信技术领域，尤其涉及一种高增益滤波天线。
背景技术
随着无线通信和电子技术的迅猛发展，系统中的电子设备需要同时满足多种需要。在大多数无线通信系统中，滤波器通常直接接在天线的输入或输出端口。滤波器和天线作为两个尺寸较大的关键器件，通常是独立设计，但是当把滤波器与天线进行级联使用，往往会导致阻抗失去匹配。此时需要引入额外的匹配电路实现阻抗匹配，而这又使得系统复杂，增加系统的重量、尺寸以及损耗。因此，将滤波器和天线进行集成化设计，保证其辐射特性、滤波特性、高增益以及信号匹配，构成滤波天线，则具有非常重要的意义。
然而，现有的滤波集成天线不能同时保证良好的辐射特性、滤波特性、高增益以及信号匹配。
实用新型内容
本实用新型的主要目的提供一种高增益滤波天线，旨在解决现有的滤波集成天线不能同时保证良好的辐射特性、滤波特性、高增益以及信号匹配的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种高增益滤波天线，所述高增益滤波天线包括上表面和下表面，所述上表面和下表面均印制于介质板上，所述上表面包括第一微带线、矩形谐振环和第二微带线，所述矩形谐振环设置于第一微带线和第二微带线之间；所述第二微带线上设置有上表面金属过孔；
所述下表面包括地面、第三微带线、第四微带线以及第五微带线；所述第三微带线的一端设置为漏斗型，所述第三微带线的另一端设置为矩形并与所述漏斗型的下部底端连接形成连接部，所述连接部设置有三角形缺口；所述第四微带线与所述第三微带线的另一端设置于同一条线上；所述第四微带线上设置有与所述上表面金属过孔相匹配的下表面金属过孔；
所述天线的上表面与下表面通过金属铜柱穿过所述上表面金属过孔和下表面金属过孔相连，使得所述第二微带线、第三微带线以及第四微带线共同构成偶极子；
所述第五微带线设置于所述第三微带线和第四微带线的右侧，形成导向器。
优选地，所述第一微带线和所述第二微带线均为“L型”结构，均包括横端和竖端。
优选地，所述上表面金属过孔设置于所述第二微带线的横端远离所述矩形谐振环的端头。
优选地，所述下表面金属过孔设置于靠近所述第三微带线连接部的一端与所述上表面金属过孔对应的位置。
优选地，所述第一微带线的竖端和所述第二微带线的竖端分别与所述矩形谐振环的长边平行设置，所述第一微带线的横端和所述第二微带线的横端分别与所述矩形谐振环的短边平行设置。
优选地，所述第一微带线的竖端的长度和所述第二微带线的竖端的长度相同，且均小于所述矩形谐振环的长边的长度。
优选地，所述第一微带线的横端一端设置于所述介质板的上表面左侧边缘。
相较于现有技术，本实用新型所述高增益滤波天线采用上述技术方案，达到了如下技术效果：本实用新型通过在现有天线中加入矩形谐振环，使得本实用新型的天线有具有较好的滤波特性；通过地面构成一个反射器，使得本实用新型的天线具有较好的辐射特性；通过在偶极子的另一侧添加第五微带线构成一个导向器，进一步了提高天线增益；通过在第三微带线的连接部设置三角形缺口，提高了信号的匹配度。
附图说明
图1是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的上表面几何结构和尺寸示意图；
图2是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的下表面几何结构和尺寸示意图；
图3是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的仿真和测试的反射系数与增益效果图；
图4为本实用新型高增益滤波天线优选实施例的仿真与测试的方向图。
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1、图2所示，图1是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的上表面几何结构和尺寸示意图；图2是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的下表面几何结构和尺寸示意图。
在本实施例中，所述高增益滤波天线印制于介质板00上，所述高增益滤波天线包括上表面和下表面。所述介质板00的介电常数优选为3.66，厚度优选为0.762mm，材质优选为RO4350B。
在本实施例中，所述高增益滤波天线的上表面包括第一微带线10、矩形谐振环11和第二微带线12，所述矩形谐振环11设置于第一微带线10和第二微带线12之间。所述第一微带线10和所述第二微带线12均为“L型”结构，即所述第一微带线10和所述第二微带线12均包括横端和竖端。所述第一微带线10的竖端和所述第二微带线12的竖端分别与所述矩形谐振环11的长边平行设置，所述第一微带线10的竖端的长度和所述第二微带线12的竖端的长度均小于所述矩形谐振环11的长边的长度，所述第一微带线10的竖端的长度和所述第二微带线12的竖端的长度相同。所述第一微带线10的横端和所述第二微带线12的横端分别与所述矩形谐振环11的短边平行设置。所述第一微带线10的横端一端设置于所述介质板00的上表面左侧边缘。所述第二微带线12的横端远离所述矩形谐振环11的端头设置有上表面金属过孔13。所述天线的上表面通过金属铜柱穿过该上表面金属过孔13与天线的下表面连接(详见下述)。
具体地，所述第一微带线10的横端和所述第二微带线12的横端宽度均为w1，所述第一微带线10的横端的长度为lc，所述第一微带线10的竖端的长度为lb，所述第一微带线10的竖端的宽度为wb，所述矩形谐振环11靠近所述第一微带线10的长边的外径与所述第一微带线10的竖端的外径之间的距离为wc，所述矩形谐振环11靠近所述第二微带线12的长边的外径与所述第二微带线12的竖端的外径之间的距离为wc，所述矩形谐振环11的长边的宽度为wa，所述矩形谐振环11的长边的外径长度为la，所述矩形谐振环11的两个长边的内径之间的距离为wd。
参考图2所示，所述高增益滤波天线的下表面包括地面20、第三微带线21、第四微带线22以及第五微带线23。所述地面20设置于所述介质板00的下表面左侧一端，构成反射器。所述地面20的宽度为l1，所述地面20的长度与所述介质板00的宽度相同。所述第三微带线21的一端设置为漏斗型211，所述漏斗型211的上部开口宽度为w3，所述漏斗型的下部长度为l2，所述第三微带线21的另一端设置为矩形212并与所述漏斗型211的下部底端连接形成连接部，所述连接部设置有三角形缺口213，有利于信号的匹配。所述第三微带线21的另一端的长度为l3，所述第三微带线21的另一端的宽度为w1。所述第四微带线22与所述第三微带线21的另一端设置于同一条线上。所述第四微带线22靠近所述第三微带线21连接部的一端且与所述第二微带线12的横端端口位置对应设置有下表面金属过孔24。所述第四微带线22的宽度为w1。
所述天线的上表面与下表面通过一个金属铜柱穿过所述上表面金属过孔13和下表面金属过孔24相连，使得所述第二微带线12、第三微带线21以及第四微带线22共同构成一个偶极子。
所述第五微带线23设置于所述偶极子的右侧，形成导向器。所述第五微带线23的长度为l4，所述第五微带线23的宽度为w2。所述第五微带线23与所述第四微带线22之间的距离为w4。
本实用新型实施例通过在现有天线中加入矩形谐振环使得天线有良好的滤波效果，具备良好的滤波特性；通过地面构成一个反射器，使得天线具有定向的效果，具备良好的辐射特性；通过在偶极子的另一侧添加第五微带线构成一个导向器，进一步了提高天线增益；通过在第三微带线的连接部设置三角形缺口，提高了信号的匹配度。
下面结合具体实施例来说明本实用新型高增益滤波天线的技术效果。参照表1所示，表1为本实用新型高增益滤波天线优选实施例参数值。
表1本实用新型高增益滤波天线优选实施例参数值
如图3所示，图3是本实用新型高增益滤波天线优选实施例的仿真和测试的反射系数与增益效果图。该优选实施例选用表1所示的参数值。从图3的仿真和实测结果可以看出，本实用新型高增益滤波天线的反射系数|S11|有两个谐振频点，分别谐振在2.35GHz和2.45GHz。这是由于本实用新型在现有天线的基础上集成了矩形谐振环，相当于集成了一个双模高选择性的滤波器，由于奇偶模的值不同，导致天线可以谐振在两个频点上，体现了良好的滤波特性。从图3也可以看出，所测天线增益在工作频带内平坦，在工作频带外急速下降，体现了天线的高选择性。如果去掉矩形谐振环，直接用微带线连接，可以看出天线没有滤波性能和带外抑制性能。
如图4所示，图4为本实用新型高增益滤波天线优选实施例的仿真与测试的方向图。该优选实施例选用表1所示的参数值。从图4可以看出，本实用新型的天线在y方向有定向效果，体现了良好的辐射特性。仿真的增益为5.87dB，前后比为16.3dB。仿真和实测结果有些偏差，这是由于连接器的损耗与加工误差导致。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高增益滤波天线，所述高增益滤波天线包括上表面和下表面，所述上表面和下表面均印制于介质板上，其特征在于：
所述上表面包括第一微带线、矩形谐振环和第二微带线，所述矩形谐振环设置于第一微带线和第二微带线之间；所述第二微带线上设置有上表面金属过孔；
所述下表面包括地面、第三微带线、第四微带线以及第五微带线；所述第三微带线的一端设置为漏斗型，所述第三微带线的另一端设置为矩形并与所述漏斗型的下部底端连接形成连接部，所述连接部设置有三角形缺口；所述第四微带线与所述第三微带线的另一端设置于同一条线上；所述第四微带线上设置有与所述上表面金属过孔相匹配的下表面金属过孔；
所述天线的上表面与下表面通过金属铜柱穿过所述上表面金属过孔和下表面金属过孔相连，使得所述第二微带线、第三微带线以及第四微带线共同构成偶极子；
所述第五微带线设置于所述第三微带线和第四微带线的右侧，形成导向器。
2.如权利要求1所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述第一微带线和所述第二微带线均为“L型”结构，均包括横端和竖端。
3.如权利要求2所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述上表面金属过孔设置于所述第二微带线的横端远离所述矩形谐振环的端头。
4.如权利要求3所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述下表面金属过孔设置于靠近所述第三微带线连接部的一端且与所述上表面金属过孔对应的位置。
5.如权利要求2所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述第一微带线的竖端和所述第二微带线的竖端分别与所述矩形谐振环的长边平行设置，所述第一微带线的横端和所述第二微带线的横端分别与所述矩形谐振环的短边平行设置。
6.如权利要求2所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述第一微带线的竖端的长度和所述第二微带线的竖端的长度相同，且均小于所述矩形谐振环的长边的长度。
7.如权利要求2所述的高增益滤波天线，其特征在于，所述第一微带线的横端一端设置于所述介质板的上表面左侧边缘。
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