[發明專利]一種高效率濾波天線陣列及通信設備

有效

• 申請號: 202111118032.8
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113571893B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 馮文杰;程俊淇;施永榮;倪嘯宇;伍文斌;車文荃;薛泉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;人工智能與數字經濟廣東省實驗室（廣州）
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

1.一種高效率濾波天線陣列，其特征在于，包括至少一個天線陣列，所述天線陣列包括上中下三層：

上層設置輻射層，包括介質基板，所述介質基板的上表面設置呈陣列排布的N個天線單元，每個天線單元包括2×2個矩形微帶貼片，具有一分四結構的微帶線分別與四個矩形微帶貼片連接，進行等幅同相饋電，所述介質基板的下表面設置金屬地板，金屬地板設置N個金屬通孔；

中間層設置脊間隙波導饋電網絡層，包括金屬頂板及與天線單元個數相同的金屬探針及短金屬脊，所述金屬頂板的上表面設置短金屬脊，所述短金屬脊通過設置在其上方的金屬探針穿過金屬通孔與具有一分四結構的微帶線連接；

下層設置脊間隙波導濾波饋電網絡層，包括帶有WR-22波導口的金屬底板及設置在金屬頂板下表面的矩形耦合孔、第一矩形槽及第二矩形槽，所述第二矩形槽內設置調節銷釘構成帶通濾波器，在第二矩形槽的兩側對稱設置金屬脊，金屬脊經過變換得到T型功分結，所述T型功分結的末端與水平階梯金屬脊連接，電磁波能量從WR-22波導口通過垂直階梯金屬脊轉換結構耦合到水平階梯金屬脊末端，水平階梯金屬脊位于矩形耦合孔的正下方，然后通過矩形耦合孔形成等幅反相的兩路電磁波耦合到短金屬脊，進一步耦合到具有一分四結構的微帶線。

2.根據權利要求1所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述垂直階梯金屬脊轉換結構包括轉換金屬脊、過渡金屬脊及垂直階梯金屬脊，所述垂直階梯金屬脊及WR-22波導口設置金屬底板的凹槽內，電磁波從WR-22波導口耦合到垂直階梯金屬脊，在垂直階梯金屬脊的末端過渡到轉換金屬脊的前端，然后電磁波在轉換金屬脊的末端通過過渡金屬脊耦合到第一矩形槽，實現電磁波從金屬底板到金屬頂板的過渡。

3.根據權利要求1所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述金屬頂板設置周期排布的金屬銷釘，金屬銷釘將金屬頂板劃分為四個矩形區域，每個矩形區域的中心設置一個矩形耦合孔。

4.根據權利要求1-3任一項所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述第二矩形槽設置三對調節銷釘，分別位于第二矩形槽內的前端、中間及后端，所述調節銷釘的高度與第二矩形槽的深度相等，所述第二矩形槽的深度小于第一矩形槽。

5.根據權利要求2所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，矩形耦合孔、第一矩形槽及第二矩形槽、金屬脊和轉換金屬脊的周圍被金屬銷釘圍繞。

6.根據權利要求2所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述垂直階梯金屬脊的末端寬度大于前端，垂直階梯金屬脊的前端呈不同高度的階梯狀。

7.根據權利要求1所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述金屬脊為兩條，T型功分結為兩個，兩個T型功分結分別與四個水平階梯金屬脊連接，水平階梯金屬脊的末端位于矩形耦合孔的正下方，四個水平階梯金屬脊關于第二矩形槽中軸線呈對稱分布，水平階梯金屬脊由不同寬度的金屬脊拼接構成。

8.根據權利要求5所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，圍繞在短金屬脊周圍的金屬銷釘低于短金屬脊的高度，且金屬銷釘與金屬地板之間存在0.15-0.25mm的空氣間隙。

9.根據權利要求2所述的高效率濾波天線陣列，其特征在于，所述轉換金屬脊的末端深入到第一矩形槽中構成過渡金屬脊，所述轉換金屬脊的前端寬度大于后端。

10.一種通信設備，其特征在于，包括如權利要求1-9任一項所述的高效率濾波天線陣列。