一种滤波天线的制作方法

本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种运用在通讯电子产品领域的滤波天线器件。

背景技术：

随着5g作为全球业界的研发焦点，发展5g技术制定5g标准已经成为业界共识。毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5g超高数据传输速率的主要手段。毫米波频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障，但是由于该频段电磁波剧烈的空间损耗，利用毫米波频段的无线通信系统需要采用相控阵的架构。通过移相器使得各个阵元的相位按一定规律分布，从而形成高增益波束，并且通过相移的改变使得波束在一定空间范围内扫描。天线与滤波器作为射频前端系统中不可缺少的部件，在兼顾天线性能的同时，必然向着集成化、小型化的方向发展，如何在保证天线性能的同时解决小型化的结构设计，是目前天线技术研发中面临的难题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种集成化、小型化的滤波天线，具体包括上下层叠设置且耦合连通的第一谐振腔和第二谐振腔、设置于所述第一谐振腔远离所述第二谐振腔一侧的天线单元以及设置于所述第二谐振腔的馈电结构。

进一步的，所述天线单元为微带贴片天线。

进一步的，所述滤波天线包括依次叠设的第一金属层、第二金属层和第三金属层，所述滤波天线还包括排布于所述第一金属层和所述第二金属层周缘且电连接所述第一金属层和第二金属层的第一金属化通孔以及排布于所述第二金属层和所述第三金属层周缘且电连接所述第二金属层和第三金属层的第二金属化通孔，所述第一金属层、所述第一金属化通孔和所述第二金属层围成所述第一谐振腔，所述第二金属层、所述第二金属化通孔和所述第三金属层围成所述第二谐振腔。

进一步的，所述滤波天线还包括连接所述天线单元和所述第二金属层的金属探针。

进一步的，所述第二金属层开设有耦合间隙以耦合连通所述第一谐振腔和所述第二谐振腔。

进一步的，所述耦合间隙的数量为两个，且分设于所述第二金属层的相对两端。

进一步的，所述馈电结构为设置于所述第三金属层的共面波导。

进一步的，所述滤波天线还包括ltcc介质块，所述天线单元、所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层成型于所述ltcc介质块。

本发明将滤波器与天线集成在一起，通过使用siw腔体滤波器保障了滤波天线的性能，有效的抑制带外杂散信号的干扰，通过天线与滤波器的叠层结构有效的减小体积实现小型化，实现紧凑环境下的天线结构优化。

【附图说明】

图1是本发明提供的滤波天线器件的整体结构的立体结构示意图；

图2为本发明提供的滤波天线器件的部分结构的分解结构示意图；

图3为图1所示的滤波天线器件沿a-a线的剖视图；

图4为本发明提供的滤波天线器件的反射系数图；

图5为本发明提供的滤波天线器件的总效率图；

图6为本发明提供的滤波天线器件的增益图。

图中，1、天线单元3、馈电结构21、第一谐振腔22、第二谐振腔31、共面波导41、贴片层42、第一金属层43、第二金属层44、第三金属层51、第一介质基板52、第二介质基板53、第三介质基板61、第一通孔62、第二通孔63、第三通孔71、金属探针81、耦合间隙91、第一金属化通孔92、第二金属化通孔

【具体实施方式】

下面通过具体实施方式结合图1至图6对本发明作进一步详细说明，以便能够更好地理解本发明的内容以及其各方面的优点。在以下的实施例中，提供以下具体实施方式的目的是便于对本发明的内容更清楚透彻的理解，而不是对本发明的限制。

实施例1

如图1至图3，本实施例中提出的一种滤波天线，包括上下层叠设置且耦合连通的第一谐振腔21和第二谐振腔22、设置于所述第一谐振腔21远离所述第二谐振腔22一侧的天线单元1，以及设置于所述第二谐振腔22的馈电结构3。

需要说明的是，文中的“上下层叠设置”是指本发明的附图1中的位置关系，若所述滤波天线的摆放状态发生改变，则多个天线单元之间、多个谐振腔、辐射结构与滤波结构之间就不再是上下层叠设置。

所述天线单元1可根据实际使用情况选择不同种类的天线，例如微带贴片天线、微带行波天线、微带缝隙天线等，本实施例中使用微带贴片天线。微带贴片天线的具体结构可根据实际使用情况选择，例如使用矩形、圆形、圆环、三角形、扇形、蛇形等，本实施例中，使用正方形微带贴片天线。

天线单元1的具体结构图1所示，包括自上而下依次排列的贴片层41和第一介质基板51，由于本实施例中使用正方形微带贴片天线，因此即第一金属层41的形状为正方形。

所述谐振腔的具体结构为，自上而下依次排列的第一金属层42、第二介质基板52、第二金属层43、第三介质基板53、第三金属层44。第二介质基板52的周缘排布有多个间隔设置且电连接第一金属层42和第二金属层43的第一金属化通孔91，第一金属层42、第二介质基板52、第二金属层43及所述第一金属化通孔91共同围成所述第一谐振腔21；第三介质基板53的周缘排布有多个间隔设置且电连接第二金属层43和第三金属层44的第二金属化通孔92，第二金属层43、第三介质基板53、第三金属层44及所述第二金属化通孔92共同围成所述第二谐振腔22。

第二金属层43上设有耦合间隙81，所述第一谐振腔21与第二谐振腔22通过耦合间隙81耦合连通。所述耦合间隙的形状可根据实际使用需求具体选择，可使用矩形、圆形、梯形等，本实施例中，第一耦合间隙81使用矩形耦合间隙，位于第二金属层43的两侧。

所述滤波天线还包括连接所述天线单元1和所述第二金属层43的金属探针71，所述金属探针71实现第二金属层43和贴片层41的电连接。

本实施例中，所述第一介质基板51上开有第一通孔61、所述第一金属层42上开有第二通孔62、所述第二介质基板上开有第三通孔63，用于与金属探针71配合使用，即金属探针71穿过第一通孔61、第二通孔62、第三通孔62以连接贴片层41和第二金属层43。

本实施例中，还包括馈电结构3，所述馈电结构为设置于所述第三金属层44的共面波导31，所述共面波导31包括中心金属导带311和两侧接地导带312；实际使用中，可根据使用情况选择不同的馈电结构，如微带馈线、同轴馈线等，不局限于共面波导。

本实施例中，所述第一介质基板51、所述第二介质基板52和所述第三介质基板53构成ltcc介质块，所述天线单元1、所述第一金属层42、所述第二金属层43、所述第三金属层44成型于所述ltcc介质块。

如图4、图5、图6所示，为本发明所提出的的滤波天线的性能仿真图，图4为滤波天线反射性能仿真图、图5为滤波天线效率性能仿真图、图6为滤波天线增益性能仿真图。可以看出，本发明所提出的滤波天线，天线回波损耗小于10db(反射系数小于-10db)，带外抑制在20db以上，有效抑制了带外杂散信号的干扰，提高了天线性能。综上所述，本发明所提出的滤波天线在提高天线性能的同时实现了天线的小型化设计。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，所做出的变形和改变均属于本发明的保护范围。