CN108075229A - 一种高次谐波抑制双极化天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高次谐波抑制双极化天线，包括第一介质板、第二介质板、第三介质板、堆叠贴片、驱动贴片、馈电网络和滤波模块，第一介质板、第二介质板和第三介质板依次同心叠放，两个介质板之间设有间隙，堆叠贴片设置在第一介质板的上表面，驱动贴片设置在第二介质板的上表面，馈电网络设置在第二介质板的下表面，位于驱动贴片的正下方，与驱动贴片馈电连接，馈电网络包括正交排布的第一馈电线组和第二馈电线组，滤波接收设置在第三介质板的上表面，与馈电网络连接，第三介质板下方设置有地板，第三介质板的下表面与地板连接。本发明涉及移动通讯技术领域，一种高次谐波抑制双极化天线，结构紧凑、尺寸小，成本低可广泛应用，且便于集成。

Description

一种高次谐波抑制双极化天线

技术领域

本发明涉及移动通讯技术领域，尤其涉及一种高次谐波抑制双极化天线。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，移动通信用户数量呈级数增加，数据服务不断升级，迫切要求进一步扩充通信容量。基站天线运用分集、极化、MIMO、massive MIMO等技术克服多径衰落、提高隔离、抑制干扰等，期望进一步改善信道质量。目前，在复杂的电磁环境包括2G，3G，4.5G等大规模天线阵列设计中，降低不同单元、不同元件之间的相互耦合与干扰成为重要问题。现有技术中已出现具有一定滤波效果的天线涉及，例如在天线输入级联双工器，具有很好的滤波高选择性，提高系统收发频率隔离，抑制干扰，但导致天线尺寸大，结构复杂。另外，在插入双工器后抑制的频段较窄，对于信道高次谐波和倍频干扰抑制效果不佳，引入较大的插损，导致天线的增益下降大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构紧凑、高隔离、滤波性能好的高次谐波抑制双极化天线。

本发明所采用的技术方案是：一种高次谐波抑制双极化天线，包括第一介质板、第二介质板、第三介质板、堆叠贴片、驱动贴片、馈电网络和滤波模块，所述第一介质板、第二介质板和第三介质板依次同心叠放，两个所述介质板之间设有间隙，所述堆叠贴片设置在所述第一介质板的上表面，所述驱动贴片设置在所述第二介质板的上表面，所述馈电网络设置在所述第二介质板的下表面，位于所述驱动贴片的正下方，与所述驱动贴片馈电连接，所述馈电网络包括正交排布的第一馈电线组和第二馈电线组，所述滤波接收设置在所述第三介质板的上表面，与所述馈电网络连接，所述第三介质板下方设置有地板，所述第三介质板的下表面与所述地板连接。

作为上述方案的进一步改进，所述驱动贴片包括同心放置的环内驱动贴片和环外驱动贴片，所述环外驱动贴片中心开设有矩形槽，所述环内驱动贴片放置在所述矩形槽中心，与所述环外驱动贴片形成矩形环状间隙。

作为上述方案的进一步改进，所述第一馈电线组包括第一馈电线和第二馈电线，所述第二馈电线组包括第三馈电线和第四馈电线，所述第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线、第四馈电线均为漏斗型渐变馈电线，所述第一馈电线底部与所述第二馈电线底部相对，所述第一馈电线底部与所述第二馈电线底部具有间隙，所述第三馈电线底部与所述第四馈电线底部相连。

作为上述方案的进一步改进，所述第一馈电线底部和所述第二馈电线底部均与所述环内驱动贴片连接。

作为上述方案的进一步改进，所述第二介质板上设置有第一金属化通孔和第二金属化通孔，所述第一馈电线底部通过第一金属化通孔与所述环内驱动贴片连接，所述第二馈电线底部通过第二金属化通孔与所述环内驱动贴片连接。

作为上述方案的进一步改进，所述滤波模块包括第一滤波模块和第二滤波模块，所述第一滤波模块和所述第二滤波模块均包括圆形滤波片和矩形滤波片，所述圆形滤波片和所述矩形滤波片通过阻抗线连接。

作为上述方案的进一步改进，所述圆形滤波片开第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙将所述圆形滤波片分隔成两个半圆，所述第一缝隙和所述第二缝隙平行设置，所述第三缝隙和所述第四缝隙平行设置。

作为上述方案的进一步改进，所述矩形滤波片上开设有第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙，所述第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙均与所述第八缝隙垂直，所述第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙构成E型缝隙。

作为上述方案的进一步改进，所述第二介质板与所述第三介质板之间设置有第一导电金属柱和第二导电金属柱，所述第一馈电线组的输入端通过第一导电金属柱与第一滤波模块的输出端连接，所述第二馈电线组的输入端通过第二导电金属柱与第二滤波模块的输出端连接。

作为上述方案的进一步改进，所述堆叠贴片为正方形。

本发明的有益效果是：

一种高次谐波抑制双极化天线，双极化天线增加滤波结构，达到抑制倍频和高次谐波的干扰的效果，可防止对其他LTE基站天线WLAN、WIMAX等及造成干扰。且该天线结构紧凑、尺寸小，成本低可广泛应用，且便于集成，既可以单独使用，也可以作为阵列天线单元。还可用于基站天线或微基站天线及其他设备自组网等。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明高次谐波抑制双极化天线结构示意图；

图2是本发明高次谐波抑制双极化天线结构透视图；

图3是本发明高次谐波抑制双极化天线结构侧视图；

图4是本发明高次谐波抑制双极化天线驱动贴片结构示意图；

图5是本发明高次谐波抑制双极化天线馈电网络结构示意图；

图6是本发明高次谐波抑制双极化天线滤波模块结构示意图；

图7是本发明高次谐波抑制双极化天线中心频率E面方向图；

图8是本发明高次谐波抑制双极化天线中心频率H面方向图；

图9是本发明高次谐波抑制双极化有滤波结构和现有技术无滤波结构天线的增益比折线图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。

需要说明的是，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是本发明高次谐波抑制双极化天线结构示意图，图2是本发明高次谐波抑制双极化天线结构透视图，图3是本发明高次谐波抑制双极化天线结构侧视图，结合图1、图2和图3，一种高次谐波抑制双极化天线，包括第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、地板4、堆叠贴片5、驱动贴片6、馈电网络7和滤波模块8。

本实施例中，第一介质板1和第二介质板2均采用复合低损耗双面覆铜板，介电常数为2.65，厚度为1mm，第三介质板3采用低损耗高频复合材料，厚度为0.22mm。第一介质板1、第二介质板2和第三介质板3依次同心叠放，第一介质板1和第二介质板2之间设置有第一间隙01，本实施例中，第一间隙01高度H1＝5mm，第二介质板2和第三介质板3之间设置有第二间隙02，第二间隙02高度H2＝0.58mm。

具体的，第一介质板1上表面印制有堆叠贴片5，本实施例中，堆叠贴片5呈正方形，增加堆叠贴片5用于增强阻抗带宽和天线增益，且提供了上阻带中的辐射零点，提高滤波性能。

第二介质板2上表面印制有驱动贴片6，图4是本发明高次谐波抑制双极化天线驱动贴片结构示意图，参照图3和图4，驱动贴片6包括同心放置的环外驱动贴片61和环内驱动贴片62，本实施例中，环外驱动贴片61呈正方形，边长为P2＝30.5mm，环内驱动贴片62呈正方形，边长为4.5mm，环外驱动贴片61中心开设有矩形槽，环内驱动贴片62放置在矩形槽中心，环内驱动贴片62与环外驱动贴片61形成矩形环状间隙63，环形间隙63的间隙宽度为1.5mm。第二介质板2上、对应环内驱动贴片62的两条对边边缘，设置有金属化通孔，分别为第一金属化通孔21和第二金属化通孔22，本实施例中，金属化通孔21和第二金属化通孔22的直径均为0.6mm。

图5是本发明高次谐波抑制双极化天线馈电网络结构示意图，参照图2、图4和图5，馈电网络7包括正交排布的第一馈电线组和第二馈电线组，第一馈电线组包括第一馈电线71和第二馈电线72，第二馈电线组包括第三馈电线73和第四馈电线74，第一馈电线71、第二馈电线72、第三馈电线73和第四馈电线74均为漏斗型渐变馈电线。

具体的，第一馈电线71底部通过第一金属化通孔21与环内驱动贴片62连接，第二馈电线72底部通过第二金属化通孔22与环内驱动贴片62连接，形成垂直极化辐射天线组。第一馈电线71和第二馈电线72顶部宽度均为W1＝7mm，底部宽度均为W2＝0.55mm，高度均为L1＝4mm。

第一馈电线71底部与第二馈电线72底部相对，且具有间隙。第三馈电线73底部与第四馈电线74底部相连，形成沙漏型渐变馈电线，与环内驱动贴片62构成电磁耦合馈电，形成水平极化辐射天线组。第三馈电线73和第四馈电线74的顶部宽度均为W3＝5mm，底部宽度均为W4＝0.2mm，沙漏型渐变馈电线的高度为17mm。

两个馈电线组分别通过电磁耦合和金属化通孔与驱动贴片6进行馈电，形成双极化辐射。而馈电网络7与驱动贴片6之间的耦合与馈电线的宽度有关，调节馈电线的宽度对天线的反射系数有很大的影响，本发明采用渐变馈电线涉及进一步拓展天线的工作带宽。

图6是本发明高次谐波抑制双极化天线滤波模块结构示意图，参照图2、图3和图6，第二介质板2与第三介质板3之间设置有第一导电金属柱91和第二导电金属柱92，第一导电金属柱91和第二导电金属柱92均与第二介质板2和第三介质板3垂直。滤波模块8包括第一滤波模块和第二滤波模块，第一滤波模块和第二滤波模块的结构相同。具体的，第一馈电线组的输入端通过第一导电金属柱91与第一滤波模块的输出端80连接，第二馈电线组的输入端通过第二导电金属柱92与第二滤波模块的输出端80连接。

具体的，第一滤波模块和第二滤波模块均包括圆形滤波片81和矩形滤波片82，本实施例中，圆形滤波片81的半径为1.76mm，矩形滤波片82的长度为3.29mm、宽度为2.31mm。第一滤波模块的输出端80通过阻抗线83与圆形滤波片81和矩形滤波片82连接，本实施例中，阻抗线83呈窄带状。

在圆形滤波片81上开设有第一缝隙811、第二缝隙812、第三缝隙813和第四缝隙814，第一缝隙811、第二缝隙812、第三缝隙813和第四缝隙814的宽度均为0.7mm、长度均为1.74mm。第一缝隙811、第二缝隙812、第三缝隙813和第四缝隙814将圆形滤波片81分成两个半圆，其中，第一缝隙811和第二缝隙812平行设置，第三缝隙813和第四缝隙814平行设置。阻抗线83与第一缝隙811、第二缝隙812、第三缝隙813、第四缝隙814和圆形滤波片81在圆形滤波片81的中心构成十字。

在矩形滤波片82上开设有第五缝隙821、第六缝隙822、第七缝隙823和第八缝隙824，第五缝隙821、第六缝隙822、第七缝隙823和第八缝隙824的宽度均为0.7mm。其中，第五缝隙821、第六缝隙822、第七缝隙823均与第八缝隙824垂直，第五缝隙821、第六缝隙822、第七缝隙823和第八缝隙824构成E型缝隙。

第三介质板3的下表面为地板4，第三介质板3与地板4连接形成共地结构。

通过在水平极化辐射天线组和垂直极化辐射天线组的信号输入端口分别设立两组滤波结构通过金属化过孔与双极化天线馈电网络电连接，避免双端口耦合，实现高隔离和良好的交叉极化比性能，实现多倍频的带外抑制，实现4GHz至20GHz的超宽阻带，达到五倍频的倍频抑制，且在阻带内天线的增益基本小于-10dB，带外抑制能力强，具有良好的滤波性能。

图7是本发明高次谐波抑制双极化天线中心频率E面方向图，图8是本发明高次谐波抑制双极化天线中心频率H面方向图，如图7和图8所示，本发明天线在中心频率高隔离，且具有低交叉极化比。

图9是本发明高次谐波抑制双极化有滤波结构和现有技术无滤波结构天线的增益比折线图，如图9所示，本发明天线在4GHz至20GHz的带外都能具有良好的滤波性能。插入滤波器后天线的高频阻带的带宽明显展宽，在5-8GHz频带内的带外抑制很好，增益基本保持在-10dB以下。

本发明天线结构便于集成，既可以单独使用，也可以作为阵列天线单元。可用于基站天线或微基站天线及其它设备自组网等。除了双极化天线阵子具有滤波效果，同时增加的新滤波结构剖面低，结构紧凑可直接集成于天线的反射板上，达到抑制倍频和高次谐波的干扰的效果，可防止对其他LTE基站天线WLAN、WIMAX等及造成干扰。且该天线尺寸小，成本低可广泛应用。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，其包括第一介质板、第二介质板、第三介质板、堆叠贴片、驱动贴片、馈电网络和滤波模块，所述第一介质板、第二介质板和第三介质板依次同心叠放，两个所述介质板之间设有间隙，所述堆叠贴片设置在所述第一介质板的上表面，所述驱动贴片设置在所述第二介质板的上表面，所述馈电网络设置在所述第二介质板的下表面，位于所述驱动贴片的正下方，与所述驱动贴片馈电连接，所述馈电网络包括正交排布的第一馈电线组和第二馈电线组，所述滤波接收设置在所述第三介质板的上表面，与所述馈电网络连接，所述第三介质板下方设置有地板，所述第三介质板的下表面与所述地板连接。

2.根据权利要求1所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述驱动贴片包括同心放置的环内驱动贴片和环外驱动贴片，所述环外驱动贴片中心开设有矩形槽，所述环内驱动贴片放置在所述矩形槽中心，与所述环外驱动贴片形成矩形环状间隙。

3.根据权利要求2所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述第一馈电线组包括第一馈电线和第二馈电线，所述第二馈电线组包括第三馈电线和第四馈电线，所述第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线、第四馈电线均为漏斗型渐变馈电线，所述第一馈电线底部与所述第二馈电线底部相对，所述第一馈电线底部与所述第二馈电线底部具有间隙，所述第三馈电线底部与所述第四馈电线底部相连。

4.根据权利要求3所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述第一馈电线底部和所述第二馈电线底部均与所述环内驱动贴片连接。

5.根据权利要求4所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述第二介质板上设置有第一金属化通孔和第二金属化通孔，所述第一馈电线底部通过第一金属化通孔与所述环内驱动贴片连接，所述第二馈电线底部通过第二金属化通孔与所述环内驱动贴片连接。

6.根据权利要求5所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述滤波模块包括第一滤波模块和第二滤波模块，所述第一滤波模块和所述第二滤波模块均包括圆形滤波片和矩形滤波片，所述圆形滤波片和所述矩形滤波片通过阻抗线连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述圆形滤波片开第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙将所述圆形滤波片分隔成两个半圆，所述第一缝隙和所述第二缝隙平行设置，所述第三缝隙和所述第四缝隙平行设置。

8.根据权利要求7所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述矩形滤波片上开设有第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙，所述第五缝隙、第六缝隙和第七缝隙均与所述第八缝隙垂直，所述第五缝隙、第六缝隙、第七缝隙和第八缝隙构成E型缝隙。

9.根据权利要求8所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述第二介质板与所述第三介质板之间设置有第一导电金属柱和第二导电金属柱，所述第一馈电线组的输入端通过第一导电金属柱与第一滤波模块的输出端连接，所述第二馈电线组的输入端通过第二导电金属柱与第二滤波模块的输出端连接。

10.根据权利要求1所述的一种高次谐波抑制双极化天线，其特征在于，所述堆叠贴片为正方形。