本發(fā)明涉及微波通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多層結(jié)構(gòu)式濾波天線以及微波通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知，濾波器為微波系統(tǒng)提供了頻率選擇性，因此需要高品質(zhì)因數(shù)的諧振器,而天線為了提供輻射性能需要品質(zhì)因數(shù)相對較低的諧振器。傳統(tǒng)地，濾波器和天線是獨立設(shè)計來實現(xiàn)各自的最佳性能，然而，從系統(tǒng)的角度來看，整體尺寸過大且效率較低。因此，將濾波功能與輻射功能通過結(jié)構(gòu)共享融合在單個器件中，可以提高整體的系統(tǒng)效率。

最傳統(tǒng)的實現(xiàn)濾波天線的方式是將天線與濾波器直接級聯(lián)在一起。隨著射頻系統(tǒng)的發(fā)展，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)，但是都存在著非輻射的諧振器，使得天線整體效率下降，從而增益減小。為了解決這個問題，天線通過自身結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的濾波及輻射響應(yīng)，現(xiàn)在的此類設(shè)計主要是通過堆疊架空的金屬貼片實現(xiàn)的，隨著頻率的提高，架空的距離無法保證，且裝配困難。

總而言之，現(xiàn)有的大多數(shù)濾波天線總存在非輻射的諧振器，降低了天線的效率，因此總體增益較低；而由金屬貼片堆疊方式實現(xiàn)的濾波天線在頻率較高時存在裝配困難的問題。

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，提供一種多層結(jié)構(gòu)式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)造一種多層結(jié)構(gòu)式濾波天線，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、第三介質(zhì)基板；

所述第一介質(zhì)基板下表面設(shè)置有微帶饋線；所述第二介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有第一金屬層，所述第二介質(zhì)基板的上表面設(shè)置有第二金屬層，所述第一金屬層、第二介質(zhì)基板、第二金屬層構(gòu)成的整體開設(shè)有多個呈矩形排列的金屬化通孔，所述第一金屬層、第二金屬層、多個金屬化通孔共同圍成一矩形諧振腔，所述第一金屬層開設(shè)有用于與所述微帶饋線耦合的耦合縫隙，所述第二金屬層開設(shè)有用于將信號輻射出去的兩條正對的輻射縫隙；所述第三介質(zhì)基板包括矩形的主體部和兩個用于安裝固定的延伸部，兩個延伸部自主體部兩側(cè)垂直向外延伸形成，所述主體部上設(shè)置有矩形的輻射金屬層。

在本發(fā)明所述的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線中，所述耦合縫隙和輻射縫隙的延伸方向均與微帶饋線的延伸方向垂直，兩條輻射縫隙在第一金屬層的投影關(guān)于耦合縫隙對稱，兩條輻射縫隙與輻射金屬層的兩側(cè)邊分別正對設(shè)置，所述輻射金屬層與所述矩形諧振腔的軸心線重合。

在本發(fā)明所述的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線中，所述耦合縫隙和輻射縫隙均呈矩形條狀。

本發(fā)明還公開了一種微波通信系統(tǒng)，其包括所述的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線。

實施本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線以及微波通信系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明的濾波天線實現(xiàn)了高頻率選擇性、高增益和帶寬改善效果，一方面解決了因非輻射諧振器造成天線整體增益下降的問題，另一方面解決了通過天線自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的濾波天線的裝配問題。

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)明的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線的分解圖；

圖2是本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線的側(cè)視圖；

圖3是本實施例的濾波天線的仿真匹配和增益曲線圖；

圖4是本實施例的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。當一個元件被認為是“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?！昂?或”這一術(shù)語包括多個相關(guān)記載項目的組合多個相關(guān)記載項目中的某一項。

為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的說明，應(yīng)當理解本發(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和圖2，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線包括從下到上依次疊設(shè)的第一介質(zhì)基板7、第二介質(zhì)基板9、“中”字形的第三介質(zhì)基板10。

具體的，所述第一介質(zhì)基板7呈矩形，其下表面設(shè)置有微帶饋線1；

其中，所述第二介質(zhì)基板9的下表面設(shè)置有第一金屬層3，所述第二介質(zhì)基板9的上表面設(shè)置有第二金屬層5，所述第一金屬層3、第二介質(zhì)基板9、第二金屬層5構(gòu)成的整體開設(shè)有多個呈矩形排列的金屬化通孔8，所述第一金屬層3、第二金屬層5、多個金屬化通孔8共同圍成一矩形諧振腔，所述第一金屬層3開設(shè)有用于與所述微帶饋線耦合的耦合縫隙2，所述第二金屬層5開設(shè)有用于將信號輻射出去的兩條正對的輻射縫隙4。

具體的，所述第三介質(zhì)基板10包括矩形的主體部和兩個用于安裝固定的延伸部，兩個延伸部自主體部兩側(cè)垂直向外延伸形成，所述主體部上設(shè)置有矩形的輻射金屬層6，輻射金屬層6的大小形狀與主體部一致。

具體的，所述耦合縫隙2和輻射縫隙4的延伸方向均與微帶饋線1的延伸方向垂直，兩條輻射縫隙4在第一金屬層3的投影關(guān)于耦合縫隙2對稱，兩條輻射縫隙4與輻射金屬層6的兩側(cè)邊分別正對設(shè)置，所述輻射金屬層6與所述矩形諧振腔的軸心線重合。

其中，所述耦合縫隙和輻射縫隙均呈矩形條狀，且耦合縫隙的長度小于輻射縫隙的長度。

可以理解地，以上各個尺寸參數(shù)只是在本實施例中的一種優(yōu)化組合，但是這不能成為限制本發(fā)明保護范圍依據(jù)，各個尺寸參數(shù)可以根據(jù)實際情況進行相應(yīng)地設(shè)置。

本發(fā)明的濾波天線的工作原理簡述如下：天線通過微帶饋線1進行饋電，通過第一金屬層3上的耦合縫隙2將信號耦合到的第二介質(zhì)基板9中，再通過第二金屬層5上開的輻射縫隙4將信號輻射出去，提高天線的整體增益；同時輻射金屬層6也參與輻射，且由于堆疊產(chǎn)生了高端的輻射零點，這樣在增加天線的整體增益和帶寬同時可以提高其頻率選擇性。

其中，第二金屬層5上開的輻射縫隙4的寬度可以調(diào)節(jié)低端輻射零點的位置；輻射金屬層6在與微帶饋線1垂直的方向上的長度可以調(diào)節(jié)高端輻射零點的位置；通過改變“中”字型的第三介質(zhì)基板10的厚度可以調(diào)節(jié)工作帶寬；“中”字型的第三介質(zhì)基板10可以在保證裝配的同時維持天線的高增益性能。

參考圖3，是本實施例的濾波天線的仿真匹配和增益曲線圖。本實施例中采用的是介電常數(shù)為3.38、損耗角為0.0027的ro4003c介質(zhì)基板?？梢娖涔ぷ髟?0ghz時，在中心頻率處的增益為7.5dbi，10db匹配帶寬為7.9％。圖4是本實施例的濾波天線的仿真方向圖，可見天線的交叉極化小于-30db。

基于統(tǒng)一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還要求保護一種微波通信系統(tǒng)，其包括所述的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線。

綜上所述，實施本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)式濾波天線以及微波通信系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明的濾波天線實現(xiàn)了高頻率選擇性、高增益和帶寬改善效果，一方面解決了因非輻射諧振器造成天線整體增益下降的問題，另一方面解決了通過天線自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的濾波天線的裝配問題。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，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)明的保護之內(nèi)。