面向无线通信的双频滤波天线的研究与设计

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现今,随着无线通信技术的发展,从开始的1G到现在的5G出现,通信频段越来越细化的同时,对无线终端也提出了更高的要求。终端会向多功能、高性能、小型化等方向发展。然而对性能要求越高,其设备结构让电路会更加复杂,体积如何保持不变甚至进一步小型化成为难题,单凭射频前端的无源微波器件设计,无法满足现在的需求。滤波器和天线的一体化设计,能够使设计出的滤波天线不仅具有辐射、滤波、平衡变换等功能,还可以满足系统集成化、小型化的要求。在通信频段的细分,业务的扩展的情况下,多频段滤波天线的实用意义更高。因此本文就滤波器理论和多频天线展开了探知,并对滤波天线的设计方法进行研究,做了相应的应用于无线通信中的双频带滤波天线设计,主要研究内容包括如下部分:首先,提出了一种基于双层结构的双频滤波天线。通过同轴馈电的方式,激励天线在n77/n78和n79频带内工作。该天线由上层基板的2个矩形辐射贴片和下层基板的阶跃阻抗谐振器(SIR)、L型枝节组成。其中高频谐振用于形成4.55-4.64 GHz(n79)频段,低频谐振用于形成3.37-3.53GHz(n77/n78)频段。测试的增益低频段的为6.38d Bi,第二个工作频段为1.02d Bi。天线的两频段间产生辐射零点,带外增益滚降性高,具有很强的边缘选择性,可用于6GHz以下5G的无线通信应用。其次,基于缝隙耦合馈电的方法,提出了一款双频天线。该天线有上下两层介质板,每层厚度仅为0.8mm,可以应用于无线通信中的两个不同的频带。基于此双频天线,在电路不增加滤波结构的前提下设计了一款双频滤波天线,此天线包括上下两个介质板,介质之间有距离,存在空气介质,能够降低介质板的等效介电常数,增加天线的辐射效率。上层介质基板为一个单极子天线,下层介质基板上部含有一个刻蚀缝隙的接地板,下层为设计的微带线结构。在两个频段间以及带外产生辐射零点,带内工作不受干扰,具有较佳的滤波响应。此滤波天线结构紧凑,且该结构工作在3.5-3.6GHz(Mimax)频段,增益可达5.31d Bi,以及在4.46-4.56GHz(C波段)增益达到了7.3d Bi,为无线通信中小型化、集成化的滤波天线设计提供了一种新思路。
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