一种基于多模谐振的差分端射滤波天线

本发明属于5g通信设备领域，涉及一种基于多模谐振的差分端射滤波天线。

背景技术：

1、随着5g技术和智能网联汽车的快速发展，5g技术的低延迟特性将加速工业智能化的普及，诸如隧道、矿井、地下停车场等狭窄通道环境要求天线具有高定向性、小口径的特性，智能网联汽车也提出了天线与车体共形的需求。端射滤波天线因其本身辐射特性与基板平行，天然具有共形设计的优势，此外将滤波器与天线进行融合设计还能够有效降低系统损耗和尺寸，因而端射滤波天线得到越来越多的关注。

2、目前易得的天线大多采用单端馈电，使用前需要设计电路将射频芯片的差分信号级联到巴伦和滤波器上，将差分信号转化为单端信号，不可避免地会造成能量损耗和导致射频前端电路过大，不利于将其集成在便携式设备中。因此本发明提出一种差分端射滤波天线，可以极大程度的避免巴伦电路和滤波器的使用，达到简化电路设计降低系统损耗的目的。

3、另外，现有的八木段天线为了滤波效果，通常是在传统的准yagi天线的馈电结构中增加带通或者带阻滤波器来实现。这种方式虽然可以获得很好的滤波响应，但是需要额外引入复杂的滤波电路，不仅会增加天线的设计难度和尺寸，还会因为滤波器的引入导致增益曲线降低，使得天线性能降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多模谐振的差分端射滤波天线。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于多模谐振的差分端射滤波天线，包括介质基板，所述介质基板下表面设有金属接地层；所述介质基板上表面依序设有反向器、驱动器1、驱动器2、驱动器3、一对u形开口谐振器及引向器；所述金属接地层的两端分别设有一个圆形槽，两个圆形槽内均设有用于贯穿驱动器1和介质基板的金属通孔，两个金属通孔连接有幅值相等相位相反的差分馈电激励源。

4、进一步，所述驱动器1包括一个u形微带，在所述u形微带内设有一对相反设置的l形开路枝节，所述金属通孔开设在u形微带的两侧，连接差分激励源馈电；所述l形开路枝节沿+z轴延伸。

5、进一步，所述反向器和引向器分别位于介质基板两侧边缘，距离介质基板的中心距离大致距离为半波长电长度。

6、进一步，所述驱动器2和驱动器3均为矩形条，其中驱动器3的长度为半波长电长度。

7、进一步，所述u形开口谐振器位于驱动器3和引向器之间，其长度为半波长电长度。

8、进一步，所述介质基板的相对介电常数ε为2.55，损耗角正切为0.0015，厚度为1.524mm，敷设的金属铜的厚度为半盎司。

9、进一步，所述驱动器1、驱动器2以及l行开路枝节共同构成双模谐振器。

10、进一步，天线工作的中心频率为3.91ghz，带宽百分比为13％(3.66-4.16ghz)，带内可实现最大增益为6dbi，通带内端射天线的前后相比为16db以上。

11、本发明的有益效果在于：通过多级耦合的方式在八木结构上实现3个谐振模式，进而形拓展天线带宽；驱动器3能够产生新的谐振模式并且在增益曲线通带的高频边缘产生辐射零点进而提高天线高频的带外抑制水平；在引向器和驱动器3之间嵌入u形谐振器能够在增益曲线的低频边缘获得辐射零点，进而提高天线在低频的带外选择性；本天线的电尺寸为：0.48*0.50*0.02(λ3)，具低剖面小尺寸的优势；本天线工作的中心频率为3.91ghz，相对带宽约为13％(3.66-4.16ghz)，带内可实现增益5dbi以上；本天线可与射频芯片输出的差分信号级联，避免使用滤波器和巴伦电路，达到射频前端器件小型化设计目的，具有一定的工程实用价值。

12、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：包括介质基板，所述介质基板下表面设有金属接地层；所述介质基板上表面依序设有反向器、驱动器1、驱动器2、驱动器3、一对u形开口谐振器及引向器；所述金属接地层的两端分别设有一个圆形槽，两个圆形槽内均设有用于贯穿驱动器1和介质基板的金属通孔，两个金属通孔连接有幅值相等相位相反的差分馈电激励源。

2.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述驱动器1包括一个u形微带，在所述u形微带内设有一对相反设置的l形开路枝节，所述金属通孔开设在u形微带的两侧，连接差分激励源馈电；所述l形开路枝节沿+z轴延伸。

3.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述反向器和引向器分别位于介质基板两侧边缘，距离介质基板的中心距离大致距离为半波长电长度。

4.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述驱动器2和驱动器3均为矩形条，其中驱动器3的长度为半波长电长度。

5.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述u形开口谐振器位于驱动器3和引向器之间，其长度为半波长电长度。

6.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述介质基板的相对介电常数ε为2.55，损耗角正切为0.0015，厚度为1.524mm，敷设的金属铜的厚度为半盎司。

7.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：所述驱动器1、驱动器2以及l行开路枝节构成双模谐振器。

8.根据权利要求1所述的基于多模谐振的差分端射滤波天线，其特征在于：天线工作的中心频率为3.91ghz，带宽百分比为13％，带内可实现最大增益为6dbi，通带内端射天线的前后相比为16db以上。

技术总结
本发明涉及一种基于多模谐振的差分端射滤波天线，属于5G通信设备领域，包括介质基板，所述介质基板下表面设有金属接地层；所述介质基板上表面依序设有反向器、驱动器1、驱动器2、驱动器3、一对U形开口谐振器及引向器；所述金属接地层的两端分别设有一个圆形槽，两个圆形槽内均设有用于贯穿驱动器1和介质基板的金属通孔，两个金属通孔连接有幅值相等相位相反的差分馈电激励源。

技术研发人员：胡坤志,邓杰,钱德胜,刘恒,陈志远,严冬,王平
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12