本發(fā)明涉及微波通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于介質(zhì)片的濾波天線以及微波通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，天線和射頻器件的協(xié)同設(shè)計不僅可以使整個器件的尺寸得到減小，而且能夠大幅提高天線的性能，因此天線和射頻器件的協(xié)同設(shè)計變得越來越重要。在射頻系統(tǒng)發(fā)展過程中，涌現(xiàn)出了一些關(guān)于濾波器和天線協(xié)同設(shè)計的技術(shù)，但是因為存在著非輻射的諧振器，會使得天線整體增益下降。為了解決這個問題，由天線自身結(jié)構(gòu)而形成的濾波效果有利于減少濾波天線的非輻射損耗，目前現(xiàn)有的此類設(shè)計是基于金屬貼片實現(xiàn)的。相對于介質(zhì)片天線而言，金屬貼片天線存在導(dǎo)體損耗，因此基于介質(zhì)片實現(xiàn)的濾波天線有助于提高濾波天線的效率，但是目前報道的介質(zhì)片天線僅能實現(xiàn)天線的輻射性能而無法實現(xiàn)濾波功能。

現(xiàn)有的大多數(shù)濾波天線設(shè)計總存在著非輻射的諧振器，從而使得天線的整體效率下降，因此增益減小。而由天線自身所構(gòu)成的濾波天線，因為由金屬貼片產(chǎn)生的導(dǎo)體損耗，因此天線效率要低于介質(zhì)片形式實現(xiàn)的濾波天線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于介質(zhì)片的濾波天線以及微波通信系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于介質(zhì)片的濾波天線，包括從下到上依次疊設(shè)的第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板、圓形的第一介質(zhì)片、圓形的支撐介質(zhì)、圓形的第二介質(zhì)片，第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板之間設(shè)置有一金屬地層，第一介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有饋電結(jié)構(gòu)，所述饋電結(jié)構(gòu)為加載有開路枝節(jié)的微帶饋線，所述金屬地層開設(shè)有一耦合窗口，所述濾波天線還設(shè)置有貫穿所述第一介質(zhì)基板、金屬地層、第二介質(zhì)基板、第一介質(zhì)片、支撐介質(zhì)、第二介質(zhì)片的通孔，所述通孔用于實現(xiàn)天線的組裝固定。

在本發(fā)明所述的基于介質(zhì)片的濾波天線中，所述第一介質(zhì)片的半徑小于所述第二介質(zhì)片的半徑且大于所述支撐介質(zhì)的半徑。

在本發(fā)明所述的基于介質(zhì)片的濾波天線中，所述耦合窗口呈矩形狀。

在本發(fā)明所述的基于介質(zhì)片的濾波天線中，所述通孔的數(shù)量為4個，且4個通孔均勻排列在耦合窗口的周圍。

在本發(fā)明所述的基于介質(zhì)片的濾波天線中，所述第一介質(zhì)基板、金屬地層、第二介質(zhì)基板、第一介質(zhì)片、支撐介質(zhì)、第二介質(zhì)片的軸心重合。

本發(fā)明還公開了一種微波通信系統(tǒng)，包括如所述的基于介質(zhì)片的濾波天線。

實施本發(fā)明的基于介質(zhì)片的濾波天線以及微波通信系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明通過介質(zhì)片堆疊的方式，產(chǎn)生雙極點匹配的高效率輻射響應(yīng)；通過下層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生最高端的輻射零點，提高帶外抑制；通過上層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生靠近通帶的兩個輻射零點，提高頻率選擇性；通過加載開路枝節(jié)的微帶饋線，產(chǎn)生最低端的輻射零點，提高帶外抑制性能；通過在基板上開通孔構(gòu)成不影響天線性能的固定結(jié)構(gòu)；簡而言之，本發(fā)明一方面解決了由于非輻射諧振器造成的天線增益減小的問題；另一方面，相較于金屬貼片的設(shè)計，基于介質(zhì)片的濾波天線的效率更高，填補了基于介質(zhì)片實現(xiàn)的濾波天線的空白。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖：

圖1是本發(fā)明濾波天線的較佳實施例的分解圖；

圖2是本發(fā)明濾波天線的較佳實施例的側(cè)視圖；

圖3是較佳實施例中濾波天線的仿真匹配和增益曲線示意圖；

圖4是較佳實施例中濾波天線的仿真輻射效率示意圖；

圖5是較佳實施例中濾波天線的仿真方向圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的典型實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

本說明書中使用的“第一”、“第二”等包含序數(shù)的術(shù)語可用于說明各種構(gòu)成要素，但是這些構(gòu)成要素不受這些術(shù)語的限定。使用這些術(shù)語的目的僅在于將一個構(gòu)成要素區(qū)別于其他構(gòu)成要素。例如，在不脫離本發(fā)明的權(quán)利范圍的前提下，第一構(gòu)成要素可被命名為第二構(gòu)成要素，類似地，第二構(gòu)成要素也可以被命名為第一構(gòu)成要素。

在本發(fā)明總的思路是：濾波天線包括從下到上依次疊設(shè)的第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板、圓形的第一介質(zhì)片、圓形的支撐介質(zhì)、圓形的第二介質(zhì)片，第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板之間設(shè)置有一金屬地層，第一介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有饋電結(jié)構(gòu)，所述饋電結(jié)構(gòu)為加載有開路枝節(jié)的微帶饋線，所述金屬地層開設(shè)有一耦合窗口，所述濾波天線還設(shè)置有貫穿所述第一介質(zhì)基板、金屬地層、第二介質(zhì)基板、第一介質(zhì)片、支撐介質(zhì)、第二介質(zhì)片的通孔。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

參考圖1-2，較佳實施例中通過介質(zhì)片堆疊的方式形成高增益、高效率、高頻率選擇性的濾波天線。具體的，濾波天線包括從下到上依次疊設(shè)的第一介質(zhì)基板2、第二介質(zhì)基板4、第一介質(zhì)片5、支撐介質(zhì)6、第二介質(zhì)片7，其中，第一介質(zhì)基板2、第二介質(zhì)基板4之間設(shè)置有一金屬地層3。

其中，金屬地層3可以是金屬片，或者是涂覆在第一介質(zhì)基板2或者第二介質(zhì)基板4表層的金屬層。

其中，所述第一介質(zhì)片5、支撐介質(zhì)6、第二介質(zhì)片7均呈圓形平板狀，第一介質(zhì)片5的半徑小于所述第二介質(zhì)片7的半徑且大于所述支撐介質(zhì)6的半徑。所述第一介質(zhì)基板2、金屬地層3、第二介質(zhì)基板4呈矩形平板狀，且矩形的長、寬相等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，第一介質(zhì)基板2、金屬地層3、第二介質(zhì)基板4的形狀并不限于此，還可以是其他形狀，對此并不做限制。

具體的，所述第一介質(zhì)基板2、金屬地層3、第二介質(zhì)基板4、第一介質(zhì)片5、支撐介質(zhì)6、第二介質(zhì)片7的軸心重合。

具體的，第一介質(zhì)基板2的下表面設(shè)置有饋電結(jié)構(gòu)，所述饋電結(jié)構(gòu)為加載有開路枝節(jié)11的微帶饋線1，所述開路枝節(jié)11由自微帶饋線1的中心向外垂直延伸形成。

其中，所述金屬地層3開設(shè)有一耦合窗口31，所述耦合窗口31具體呈矩形狀。

為了安裝固定，所述濾波天線還設(shè)置有貫穿所述第一介質(zhì)基板2、金屬地層3、第二介質(zhì)基板4、第一介質(zhì)片5、支撐介質(zhì)6、第二介質(zhì)片7的通孔8。優(yōu)選的，通孔8的數(shù)量為4個，且4個通孔8均勻排列在耦合窗口31的周圍,基于該通孔8可以實現(xiàn)天線的組裝固定，例如通過與螺栓配合，可以將第一介質(zhì)基板2、金屬地層3、第二介質(zhì)基板4、第一介質(zhì)片5、支撐介質(zhì)6、第二介質(zhì)片7進(jìn)行整體固定。

本發(fā)明通過介質(zhì)片堆疊的方式，產(chǎn)生雙極點匹配的高效率輻射響應(yīng)；通過下層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生最高端的輻射零點，提高帶外抑制；通過上層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生靠近通帶的兩個輻射零點，提高頻率選擇性；通過加載開路枝節(jié)的微帶饋線，產(chǎn)生最低端的輻射零點，提高帶外抑制性能；通過在基板上開通孔構(gòu)成不影響天線性能的固定結(jié)構(gòu)；簡而言之，本發(fā)明一方面解決了由于非輻射諧振器造成的天線增益減小的問題；另一方面，相較于金屬貼片的設(shè)計，基于介質(zhì)片的濾波天線的效率更高，填補了基于介質(zhì)片實現(xiàn)的濾波天線的空白。

參考圖3-5，本實施例中采用的介質(zhì)片的介電常數(shù)為89.5，損耗角為0.0006。介質(zhì)基板采用的是介電常數(shù)為3.38、損耗角為0.0027的RO4003C基板。如圖2，可見其工作在3.5GHz，在中心頻率處的增益為9.6dBi，10dB匹配帶寬為14％。如圖3，可見在3.5GHz處的輻射效率達(dá)到96％。如圖4，是在10GHz處的天線測試方向圖，可見天線在E面或者H面的交叉極化均小于-30dB。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還公開了一種微波通信系統(tǒng)，包括所述的基于介質(zhì)片的濾波天線。

綜上所述，實施本發(fā)明的基于介質(zhì)片的濾波天線以及微波通信系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明通過介質(zhì)片堆疊的方式，產(chǎn)生雙極點匹配的高效率輻射響應(yīng)；通過下層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生最高端的輻射零點，提高帶外抑制；通過上層的圓形介質(zhì)片，產(chǎn)生靠近通帶的兩個輻射零點，提高頻率選擇性；通過加載開路枝節(jié)的微帶饋線，產(chǎn)生最低端的輻射零點，提高帶外抑制性能；通過在基板上開通孔構(gòu)成不影響天線性能的固定結(jié)構(gòu)；簡而言之，本發(fā)明一方面解決了由于非輻射諧振器造成的天線增益減小的問題；另一方面，相較于金屬貼片的設(shè)計，基于介質(zhì)片的濾波天線的效率更高，填補了基于介質(zhì)片實現(xiàn)的濾波天線的空白。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。