一种集成式滤波天线的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种集成式滤波天线。


背景技术：

2.目前，实现滤波天线主要分为两大类，一类是天线辐射体变形做滤波结构，通过影响天线的辐射模式来实现滤波。这种结构常用于窄带滤波的场合，比如在微带贴片天线上加载缝隙实现谐波抑制，或者采用缺陷地结构的缝隙天线等，此类结构滤波天线的缺点是难以满足电子设备的多功能化需求。
3.另一类是在馈线上集成滤波器实现滤波天线，需要滤波器与天线振子进行独立设计，此类结构的优点是降低了天线设计的复杂度，增加了选择的灵活性；但是，缺点是需要额外增加阻抗匹配网络，同时会增大电路的插入损耗，降低电路的性能。如果不采用阻抗匹配网络，则会大大恶化通带边缘的滤波特性，使系统的选择性变差。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种集成式滤波天线，以解决现有技术中天线和滤波器分开设计额外增加阻抗匹配网络，增大电路的插入损耗，降低电路性能，导致天线滤波效果较差的问题。
5.基于上述目的，一种集成式滤波天线，包括：
6.介质基板，介质基板上印制有接地振子和辐射振子，所述辐射振子连接有微带滤波器，所述微带滤波器包括第一开路枝节、阻抗线、第二开路枝节，所述阻抗线的一端连接所述第一开路枝节，所述阻抗线的另一端连接所述第二开路枝节，所述微带滤波器还包括阻抗参考面，所述阻抗参考面与所述接地振子连接。
7.上述方案具有以下有益效果：
8.本发明的集成式滤波天线，在天线上集成有由第一开路枝节、第二开路枝节、阻抗线、参考面构成的微带滤波器，属于类椭圆滤波器，相比于其他类型的滤波器，能获得更窄的过渡带宽和较小的阻带波动，有利于高抑制度和小型化的实现。并且，该天线不需要额外增加阻抗匹配网络，一定程度上降低了生产成本。
9.可选的，所述第一开路枝节、第二开路枝节在所述阻抗线两侧对称分布，或者所述第一开路枝节、第二开路枝节在所述阻抗线的一侧分布。
10.可选的，所述的集成式滤波天线，所述第一开路枝节、阻抗线、第二开路枝节依次连接构成s形。
11.可选的，所述辐射振子较窄端与所述微带滤波器相连。
12.可选的，所述介质基板还印制有微带lc匹配段。
13.效果是：
14.微带lc匹配段用于调节馈线端口因剥线造成的阻抗变化与微带滤波器输入端之间的阻抗失配问题，抑制二次谐波的高频能量，且该匹配段构成低通滤波器，用于提高天线
的滤波效果。
15.可选的，所述介质基板包括四层，所述辐射振子、所述微带滤波器以及所述微带lc匹配段均布设在第一层，所述阻抗参考面布设在第二层，所述接地振子布设在第四层，所述介质基板的第三层不铺铜。
16.可选的，所述的集成式滤波天线，所述地振子为方形振子。
17.可选的，所述的集成式滤波天线，所述辐射振子为梯形渐宽形。
18.可选的，所述介质基板的每层均开有两排接地通孔，其中各层上第一排接地通孔的布置位置相同，各层上第二排接地通孔的布置位置相同，所述第一层上的第一排接地通孔与所述第一开路枝节相邻布置，所述第一层上的第二排接地通孔与所述第二开路枝节相邻布置。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1-1是本发明一实施例中提供的一种集成式滤波天线结构图；
21.图1-2是本发明一实施例中介质基板的第二层结构图；
22.图1-3是本发明一实施例中介质基板的第四层结构图；
23.图2是本发明一实施例中开路枝节加载的低通滤波器等效电路图；
24.图3是本发明一实施例中微带滤波器s参数仿真结果图；
25.图4是本发明一实施例中集成式滤波天线s11参数仿真结果图；
26.图5是本发明一实施例中提供的一种集成式滤波天线结构图；
27.图6是本发明一实施例中提供的一种集成式滤波天线结构图；
28.图7是本发明一实施例中提供的一种集成式滤波天线结构图；
29.符号说明如下：
30.100、介质基板；200、辐射振子；300、微带滤波器；301、第一开路枝节；302第二开路枝节；303、阻抗线；400、微带lc匹配段；401、电感微带线；402、电容微带线；501、馈线焊盘；502、馈线焊接点；601、接地通孔；602、接地通孔；700、阻抗参考面；800、接地振子。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.在一实施例中，提供一种如图1-1所示的集成式滤波天线，该滤波天线包括介质基板100，采用材料等级为fr4(一种耐燃材料等级的代号)的四层板，厚度t＝1.6mm，介电常数为4.3。该介质基板100上印有接地振子800和辐射振子200，接地振子800和辐射振子200共同构成偶极子天线，其中，所述辐射振子200连接有微带滤波器300，所述微带滤波器300包括第一开路枝节301、阻抗线303、第二开路枝节302，所述阻抗线303的一端连接所述第一开路枝节301，所述阻抗线303的另一端连接所述第二开路枝节302，所述微带滤波器300还包
括阻抗参考面700，所述阻抗参考面700与所述接地振子800连接。
33.如图1-1所示，第一开路枝节301、第二开路枝节302在所述阻抗线303两侧对称分布。并且，第一开路枝节301与阻抗线303的一端相连，第二开路枝节302与阻抗线303的另一端相连，构成s形状。
34.具体的，上述微带滤波器300中，采用的是4800mhz的1/4波长第一开路枝节301、5000mhz的1/4波长第二开路枝节302、4900mhz的阻抗线303，并与阻抗参考面700一起等效为开路枝节加载的低通滤波器，属于类椭圆滤波器。
35.上述类椭圆函数滤波器在有限频率上既有零点又有极点，极零点在通带内产生等波纹，阻带内的有限传输零点减少了过渡区，可获得极为陡峭的衰减曲线。在阶数相同的条件下，上述微带滤波器300等效的类椭圆滤波器相比于其他类型的滤波器，能获得更窄的过渡带宽和较小的阻带波动，有利于高抑制度和小型化的实现。
36.上述第一开路枝节301和第二开路枝节302加载的低通滤波器等效电路图如图2所示，其中l3为图1-1中的阻抗线303，串联谐振器l2、c2和l4、c4用四分之一波长开路线替换，得到的电路在l2、c2和l4、c4谐振频率处产生两个传输零点，对应为图1-1中第一开路枝节301、第二开路枝节302。选用两路开路枝节加载的效果是，能够在4800mhz、5000mhz产生两个传输零点，提高天线的抑制带宽。
37.如图1-1所示，介质基板100印有微带lc匹配段400，微带lc匹配段400包含电感微带线401、电容微带线402。所述电感微带线401的一端连接所述阻抗线303，所述电感微带线401的另一端连接所述电容微带线402。
38.上述微带lc匹配段400用于调节馈线端口因剥线造成的阻抗变化与微带滤波器300输入端之间的阻抗失配问题，本发明是为了抑制二次谐波的高频能量，匹配段400采用串联电感、并联电容的方式，且该匹配段构成低通滤波器。
39.所述介质基板100包括四层，如图1-1所示，所述辐射振子200、所述微带滤波器300以及所述微带lc匹配400段均布设在第一层，如图1-2所示，所述阻抗参考面700布设在第二层，如图1-3所示，所述接地振子800布设在第四层，所述介质基板100的第三层不铺铜，在此不做展示。
40.本实施例中，天线接地振子800为2450mhz的1/4波长的方形阵子。作为其他实现方式，天线接地振子800也可以为其它形状的振子，例如，圆角方形振子。
41.如图1-1所示，辐射振子200为2450mhz的1/4波长梯形渐宽辐射振子，所述辐射振子200的较窄端与所述微带滤波器300相连。
42.上述梯形渐宽辐射振子200能够实现天线宽带化，降低q(品质因数)值，其效果表现为在2400-2500mhz的有用带宽内，天线输入阻抗在50欧姆附近有较好的收敛性，使其作为滤波器负载时，降低负载牵引效应，良好的与滤波器匹配。
43.如图1-1所示，介质基板100的每层均开有两排接地通孔601、602，其中各层上第一排接地通孔601的布置位置相同，各层上第二排接地通孔602的布置位置相同，所述第一层上的第一排接地通孔601与所述第一开路枝节301相邻布置，所述第一层上的第二排接地通孔602与所述第二开路枝节302相邻布置。
44.上述接地通孔601、602所在区域为强电流区，使用两排接地通孔更好的使阻抗参考面700、1/4波长接地振子800接触，避免其他寄生参数的产生。
45.如图1-1和图1-2所示，阻抗参考面700为微带滤波器300、微带lc匹配段400提供参考地，其与介质基板100的第一层间距为5mil，目的是减小微带线宽度，在较小的宽度范围获得等效的电感电容。
46.如图1-1所示，馈线焊盘501、502为馈线焊接点，其中馈线焊接点502通过接地通孔601、602连接设在介质基板100的第三层上的阻抗参考地700，通过接地通孔601、602连接设在介质基板100的第四层上的接地振子800。馈线的作用是用于连接天线与收、发信主机，且能够传输射频能量。
47.为了验证本实施例的微带滤波器300的效果，对天线的微带滤波器300进行了在线仿真，如图3所示的仿真参数结果，从左侧看，下面的曲线为回波损耗曲线，上面的曲线为插入损耗曲线。根据回波损耗曲线上的采样点5、6显示，回波损耗在通带2.4-2.5ghz内小于-12.6db，阻抗匹配良好，根据插入损耗曲线上的采样点3、4显示，插入损耗在抑制带4.8-5.0ghz内小于-31.7db，实现高抑制度。
48.为了验证本实施例的天线滤波效果，对天线进行了在线仿真，如图4所示，集成式2.4g二次谐波滤波天线参数仿真结果，根据曲线上1、2、3采样点结果显示，在2400-2500mhz有用频带内匹配良好，根据曲线上采样点4、5结果显示，在4800-5000mhz抑制带失配，与预期相符。
49.本实施例的集成式滤波天线，辐射振子200连接有微带滤波器300，微带滤波器300连接有lc匹配段400，具备了辐射、阻抗匹配、滤波的能力，并且其结构尺寸往往比将天线和滤波器分开的设计更加紧凑。
50.在一实施例中，提供一种如图5所示的集成式滤波天线，该滤波天线包括介质基板100，采用材料等级为fr4(一种耐燃材料等级的代号)的四层板，厚度t＝1.6mm，介电常数为4.3。该介质基板100上印有接地振子800和辐射振子200，接地振子800和辐射振子200共同构成偶极子天线，其中，所述辐射振子200连接有微带滤波器300，所述微带滤波器300包括第一开路枝节301、阻抗线303、第二开路枝节302，所述阻抗线303的一端连接所述第一开路枝节301，所述阻抗线303的另一端连接所述第二开路枝节302，所述微带滤波器300还包括阻抗参考面700，所述阻抗参考面700与所述接地振子800连接。
51.如图5所示，第一开路枝节301、第二开路枝节302在所述阻抗线303两侧对称分布。其中，第一开路枝节301和第二开路枝节302为锯齿状l形，第一开路枝节301与阻抗线303的一端相连，第二开路枝节302与阻抗线303的另一端相连，构成s形状。
52.本实施例中，采用上述结构的微带滤波器能够达到与图1-1所示的微带滤波器300相同的滤波效果。
53.在一实施例中，提供一种如图6所示的集成式滤波天线，该滤波天线包括介质基板100，采用材料等级为fr4(一种耐燃材料等级的代号)的四层板，厚度t＝1.6mm，介电常数为4.3。该介质基板100上印有接地振子800和辐射振子200，接地振子800和辐射振子200共同构成偶极子天线，其中，所述辐射振子200连接有微带滤波器300，所述微带滤波器300包括第一开路枝节301、阻抗线303、第二开路枝节302，所述阻抗线303的一端连接所述第一开路枝节301，所述阻抗线303的另一端连接所述第二开路枝节302，所述微带滤波器300还包括阻抗参考面700，所述阻抗参考面700与所述接地振子800连接。
54.如图6所示，第一开路枝节301、第二开路枝节302在所述阻抗线303两侧对称分布。
其中，第一开路枝节301和第二开路枝节302为g形。第一开路枝节301与阻抗线303的一端相连，第二开路枝节302与阻抗线303的另一端相连，构成s形状。
55.本实施例中，采用上述结构的微带滤波器能够达到与图1-1所示的微带滤波器300相同的滤波效果。
56.在一实施例中，提供一种如图7所示的集成式滤波天线，该滤波天线包括介质基板100，采用材料等级为fr4(一种耐燃材料等级的代号)的四层板，厚度t＝1.6mm，介电常数为4.3。该介质基板100上印有接地振子800和辐射振子200，所述辐射振子200连接有微带滤波器300，所述微带滤波器300包括第一开路枝节301、阻抗线303、第二开路枝节302，所述阻抗线303的一端连接所述第一开路枝节301，所述阻抗线303的另一端连接所述第二开路枝节302，所述微带滤波器300还包括阻抗参考面700，所述阻抗参考面700与所述接地振子800连接。
57.如图7所示，第一开路枝节301、第二开路枝节302在所述阻抗线303一侧分布。其中，第一开路枝节301和第二开路枝节302为l形。第一开路枝节301与阻抗线303的一端相连，第二开路枝节302与阻抗线303的另一端相连，构成g形状。
58.本实施例中，采用上述结构的微带滤波器能够达到与图1-1所示的微带滤波器300相同的滤波效果。
59.作为其他实现方式，集成式滤波天线的微带滤波器300包含的开路枝节301和开路枝节302还可以有其它多种形状和分布方式。
60.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。