CN111430885B - 双极化滤波天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种双极化滤波天线和通信设备，其中一种双极化滤波天线，包括：辐射贴片；第一水平介质基板，包括中心对称设置在辐射贴片的边缘区域的第一连接槽、第二连接槽、第三连接槽和第四连接槽；第二水平介质基板，与第一水平介质基板间隔设置；第二水平介质基板包括对应第一水平介质基板上各连接槽设置的第五连接槽、第六连接槽、第七连接槽和第八连接槽；电容加载贴片，环绕镂空区域设置在第三板面上；电容加载贴片的形状与辐射贴片的形状相同；电容连接单元，通过相应的连接槽分别电连接辐射贴片和电容加载贴片，从而可以在不对辐射体进行挖槽等操作的前提下，实现水平面尺寸小型化，进而可兼备高滚降和较好的带外抑制。

Description

双极化滤波天线和通信设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种双极化滤波天线和通信设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，对于通信系统的要求日趋于小型化和高集成度，对天线单元的要求也日渐提高。在5G（第五代移动通信技术）技术中，相比于前几代通信系统而言，无线基站的能量损耗大大增加。为减少基站的能量损耗，需要从各个层面来降低能量的损失，对于双极化天线单元来说，就必须具备较优的极化隔离和高滚降特性。

近年来，滤波天线的的设计可以简单归为以下三类：（1）将滤波器与天线馈电部分协同设计，或者是将滤波器和传统天线通过阻抗变换器简单级联；（2）改变天线的馈电结构，从而在原本的天线馈电结构上实现馈电与滤波零点，以完成滤波要求；（3）添加辐射或者非辐射寄生结构使天线的辐射产生滤波效果，这一类滤波天线不需要额外滤波电路，并且能够大大减小传输损耗，减少通带内的能量损耗，符合5G无线通信的要求，同时还有利于小型化、集成化的实现。

然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的双极化滤波天线难以同时兼备高滚降特性和较宽的带外抑制。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术在满足高滚将特性的同时，难以实现较宽的带外抑制的问题，提供一种双极化滤波天线和通信设备。

一种双极化滤波天线，包括：

辐射贴片；

第一水平介质基板，包括第一板面和相对于第一板面的第二板面；第一板面设有辐射贴片；第一水平介质基板还包括中心对称设置在辐射贴片的边缘区域的第一连接槽、第二连接槽、第三连接槽和第四连接槽；

第二水平介质基板，与第一水平介质基板间隔设置；第二水平介质基板包括朝向第二板面的第三板面、相对于第三板面的第四板面和贯穿第二水平介质基板的镂空区域；第二水平介质基板还包括对应第一水平介质基板上各连接槽设置的第五连接槽、第六连接槽、第七连接槽和第八连接槽；

电容加载贴片，环绕镂空区域设置在第三板面上；电容加载贴片的外围轮廓与辐射贴片的外围轮廓相同；辐射贴片的中心、第一水平介质基板的中心、第二水平介质基板的中心和电容加载贴片的中心位于同一直线上；

电容连接单元，包括第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线；第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线均通过相应的连接槽分别电连接辐射贴片和电容加载贴片。

在其中一个实施例中，还包括：

第三水平介质基板，包括远离第二水平介质基板的第五板面；

反射层，设于第五板面上；

第四水平介质基板，包括朝向第五板面的第六板面和相对于第六板面的第七板面；

馈电网络，包括设于第六板面上的第一功分器，和设于第七板面上的第二功分器；第一功分器和第二功分器均电连接反射层；

设于第二板面和第五板面之间的巴伦结构单元，用于将能量传递至辐射贴片；巴伦结构单元包括呈正负45度对称的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦；第一馈电巴伦包括电连接第一功分器的第一传导结构；第二馈电巴伦包括电连接第二功分器的第二传导结构。

在其中一个实施例中，第一馈电巴伦还包括第一垂直介质基板；第一传导结构包括均设于第一垂直介质基板上的第一寄生枝节对、第二寄生枝节对和馈电枝节对；

第一寄生枝节对包括第一枝节和第二枝节；第一枝节和第二枝节以第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；第一枝节呈“Г”型结构；

第二寄生枝节对包括第三枝节和第四枝节；第三枝节和第四枝节以第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；第三枝节呈“7”型结构，且设置在第一枝节的下方；

馈电枝节对包括第一馈电线和第二馈电线；第一馈电线和第二馈电线沿第一垂直介质基板的宽度方向贯穿第一垂直介质基板，且以第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；第一馈电线分别电连接第一枝节、第三枝节和第一功分器；第二馈电线分别电连接第二枝节、第四枝节和第二功分器。

在其中一个实施例中，第三水平介质基板还包括第一安装槽和第二安装槽；第一垂直介质基板包括第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一突出部和第二突出部；

第一凹槽用于容纳第一水平介质基板；第二凹槽和第三凹槽用于容纳电容加载贴片；第一突出部和第一安装槽嵌套设置；第二突出部和第二安装槽嵌套设置。

在其中一个实施例中，第二馈电巴伦还包括第二垂直介质基板；第二垂直介质基板包括第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽；第四凹槽用于容纳第一水平介质基板；第五凹槽和第六凹槽用于容纳电容加载贴片。

在其中一个实施例中，第三水平介质基板开设有通孔；

第一传导结构依次穿过镂空区域和通孔电连接第一功分器；第二传导结构依次穿过镂空区域和通孔电连接第二功分器。

在其中一个实施例中，第一连接槽、第二连接槽、第三连接槽和第四连接槽分别贴设于辐射贴片的四边的中点处；

第五连接槽、第六连接槽、第七连接槽和第八连接槽分别设于电容加载贴片的四边的中点处。

在其中一个实施例中，辐射贴片为矩形贴片；电容加载贴片为方形环状贴片。

在其中一个实施例中，第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线均呈“I”型结构。

一种通信设备，包括上述任一实施例中的双极化滤波天线。

上述双极化滤波天线和通信设备中，包括：辐射贴片；第一水平介质基板，包括第一板面和相对于第一板面的第二板面；第一板面设有辐射贴片；第一水平介质基板还包括中心对称设置在辐射贴片的边缘区域的第一连接槽、第二连接槽、第三连接槽和第四连接槽；第二水平介质基板，与第一水平介质基板间隔设置；第二水平介质基板包括朝向第二板面的第三板面、相对于第三板面的第四板面和贯穿第二水平介质基板的镂空区域；第二水平介质基板还包括对应第一水平介质基板上各连接槽设置的第五连接槽、第六连接槽、第七连接槽和第八连接槽；电容加载贴片，环绕镂空区域设置在第三板面上；电容加载贴片的外围轮廓与辐射贴片的外围轮廓相同；辐射贴片的中心、第一水平介质基板的中心、第二水平介质基板的中心和电容加载贴片的中心位于同一直线上；电容连接单元，包括第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线；第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线均通过相应的连接槽分别电连接辐射贴片和电容加载贴片，从而可以在不对辐射体进行挖槽等操作的前提下，实现水平面尺寸小型化，并形成滤波零点，进而可在实现高滚降的同时，还具备较好的带外抑制。

附图说明

图1为一个实施例中双极化滤波天线的结构示意图；

图2为一个实施例中馈电网络的结构示意图；

图3为一个实施例中第一馈电巴伦和第二馈电巴伦的结构示意图；

图4为一个实施例中第三水平介质基板的结构示意图；

图5为一个实施例中第一水平介质基板的结构示意图；

图6为一个实施例中第二水平介质基板的结构示意图；

图7为一个实施例中电容连接线的结构示意图；

图8为一个实施例中双极化滤波天线的实际增益-频率仿真结果图；

图9为一个实施例中双极化滤波天线的辐射效率-频率仿真结果图；

图10为一个实施例中双极化滤波天线的平面主极化、交叉极化-方位角theta仿真结果图；

图11为一个实施例中双极化滤波天线的S参数S11、S12、S22-频率仿真结果图。

附图标记说明：

辐射贴片，10；第一连接槽，210；第二连接槽，220；第三连接槽，230；第四连接槽，240；第三安装槽，250；镂空区域，310；第五连接槽，320；第六连接槽，330；第七连接槽，340；第八连接槽，350；第四安装槽，360；电容加载贴片，40；第一电容连接线，410；第三垂直介质基板，412；第四垂直介质基板，422；第五垂直介质基板，432；第六垂直介质基板，442；第一安装槽，512；第二安装槽，514；尼龙螺丝固定孔，516；通孔，518；第五安装槽，710；第一功分器，810；第一功分器馈电端口，812；第二功分器，820；第二功分器馈电端口，822；第一枝节，912；第二枝节，914；第三枝节，916；第四枝节，918；第一馈电线，920；第二馈电线，922；第一垂直介质基板，960；第一凹槽，962；第二凹槽，964；第三凹槽，966；第一突出部，968；第二突出部，970；巴伦安装槽，972；同轴线凹槽，974；第二垂直介质基板，980；第四凹槽，982；第五凹槽，984；第六凹槽，986。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“层叠”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种双极化滤波天线，包括：

辐射贴片10；

第一水平介质基板，包括第一板面和相对于第一板面的第二板面；第一板面设有辐射贴片10；第一水平介质基板还包括中心对称设置在辐射贴片10的边缘区域的第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240；

第二水平介质基板，与第一水平介质基板间隔设置；第二水平介质基板包括朝向第二板面的第三板面、相对于第三板面的第四板面和贯穿第二水平介质基板的镂空区域310；第二水平介质基板还包括对应第一水平介质基板上各连接槽设置的第五连接槽320、第六连接槽330、第七连接槽340和第八连接槽350；

电容加载贴片40，环绕镂空区域310设置在第三板面上；电容加载贴片40的外围轮廓与辐射贴片10的外围轮廓相同；辐射贴片10的中心、第一水平介质基板的中心、第二水平介质基板的中心和电容加载贴片40的中心位于同一直线上；

电容连接单元，包括第一电容连接线410、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线；第一电容连接线410、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线均通过相应的连接槽分别电连接辐射贴片10和电容加载贴片40。

具体地，辐射贴片10用于完成双极化滤波天线的能量辐射，辐射贴片10可以为中心对称的形状，例如矩形、圆形或者其他不规则形状，辐射贴片10还可包括多个辐射臂，各辐射臂成中心对称分布。

辐射贴片10、第一水平介质基板、电容加载贴片40和第二水平介质基板依次设置。需要说明的是，辐射贴片10的形状、第一水平介质基板的形状、电容加载贴片40的形状和第二水平介质基板的形状之间并无必然联系，例如，当第一水平介质基板的形状为矩形时，第二水平介质基板的形状可以为矩形或者圆形。

具体来说，第一水平介质基板包括第一板面和第二板面，第一板面和第二板面相对设置，辐射贴片10设置在第一板面上。第一水平介质基板在辐射贴片10的边缘区域开设有第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240，第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240均贯穿第一水平介质基板，并呈中心对称分布，例如当辐射贴片10为矩形贴片时，连接槽可以分别设置在辐射贴片10的四个角。

第二水平介质基板包括第三板面和第四板面，第三板面为朝向第一水平介质基板的一面，第四板面与第三板面相对。第二水平介质基板上还开设有贯穿第三板面和第四板面的镂空区域310。电容加载贴片40为环状贴片，并环绕镂空区域310地设置在第三板面。进一步地，电容加载贴片40可以贴合镂空区域310，也即电容加载贴片40与镂空区域310之间的最短距离可以小于或等于设定值，例如，最短距离可为0。

电容加载贴片40的外围轮廓和辐射贴片10的外围轮廓相同，且电容加载贴片40的大小与辐射贴片10的大小相同，即电容加载贴片40的各边边长与辐射贴片10的对应边的边长相同。

第二水平介质基板上开设有对应于第一水平介质基板的第五连接槽320、第六连接槽330、第七连接槽340和第八连接槽350。第五连接槽320、第六连接槽330、第七连接槽340、第八连接槽350均贯穿第二水平介质基板并呈中心对称分布，还与第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240一一对应。

进一步地，本申请中，各连接槽的形状可以根据实际情况以及设计需求进行确定，可以为任意规则或不规则形状。在一个示例中，各连接槽均可以为长条形。

第二水平介质基板和第一水平介质基板间隔设置。电容连接单元用于使辐射贴片10可以电连接电容加载贴片40。具体而言，电容连接单元可以包括第一电容连接线410、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线，其中，第一电容连接线410的一端通过第一连接槽210电连接辐射贴片10，第一电容连接线410的另一端通过第五连接槽320电连接电容加载贴片40。第二电容连接线的一端通过第二连接槽220电连接辐射贴片10，第二电容连接线的另一端通过第六连接槽330电连接电容加载贴片40。第三电容连接线的一端通过第三连接槽230电连接辐射贴片10，第三电容连接线的另一端通过第七连接槽340电连接电容加载贴片40。第四电容连接线的一端通过第四连接槽240电连接辐射贴片10，第四电容连接线的另一端通过第八连接槽350电连接电容加载贴片40。

电容连接单元与辐射贴片10的多个电连接点可以呈中心对称分布，与电容加载贴片40的多个电连接点可以呈中心对称分布，并且辐射贴片10的中心、第一水平介质基板的中心、电容加载贴片40的中心和第二水平介质基板的中心可以位于同一直线上，电容加载贴片40可以位于辐射贴片10的正下方，从而可进行差分馈电，在保证极化隔离性能较好的基础上，同时实现高滚降特性、较好的带外抑制和较宽的阻带。

进一步地，电容连接单元还可包括设置有第一电容连接线410的第三垂直介质基板412、设置有第二电容连接线的第四垂直介质基板422、设置有第三电容连接线的第五垂直介质基板432和设置有第四电容连接线的第六垂直介质基板442。第三垂直介质基板412、第四垂直介质基板422、第五垂直介质基板432和第六垂直介质基板442可以为长条状介质板。

上述双极化滤波天线中，通过辐射贴片10、第一水平介质基板、第二水平介质基板、电容加载贴片40和电容连接单元的设置，从而可以在不对辐射体进行挖槽等操作的前提下，实现水平面尺寸小型化，并形成滤波零点，进而可在实现高滚降的同时，还具备较好的带外抑制。

在一个实施例中，如图1所示，双极化滤波天线还包括：

第三水平介质基板，包括远离第二水平介质基板的第五板面；

反射层，设于第五板面上；

第四水平介质基板，包括朝向第五板面的第六板面和相对于第六板面的第七板面；

馈电网络，包括设于第六板面上的第一功分器810，和设于第七板面上的第二功分器820；第一功分器810和第二功分器820均电连接反射层；

设于第二板面和第五板面之间的巴伦结构单元，用于将能量传递至辐射贴片10；巴伦结构单元包括呈正负45度对称的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦；第一馈电巴伦包括电连接第一功分器810的第一传导结构；第二馈电巴伦包括电连接第二功分器820的第二传导结构。

具体地，第一水平介质基板、第二水平介质基板、第三水平介质基板和第四水平介质基板依次间隔设备，且各水平介质基板关于中心对称，各水平介质基板的中心处于同一直线上，从而可实现阻抗S11匹配。同时，各水平介质基板的形状并无必然联系。

具体而言，第三水平介质基板包括第五板面，第五板面为第三水平介质基板远离第二水平介质基板的一面。第四水平介质基板还包括第六板面和第七板面，第六板面和第七板面，第六板面朝向第三水平介质基板，第七板面和第六板面相对。

反射层设置在第五板面上，馈电网络的第一功分器810设置在第六板面上，馈电网络的第二功分器820设置在第七板面上。进一步地，第一功分器810和第二功分器820的设置可如图2所示，包括第一功分器馈电端口812，第二功分器馈电端口822。

辐射贴片10、第一水平介质基板、电容加载贴片40、第二水平介质基板、第三水平介质基板、反射层、第一功分器810、第四水平介质基板和第二功分器820依次设置。

巴伦结构单元可以设置在第一水平介质基板和第三水平介质基板之间，用于将能量传递给辐射贴片10。巴伦结构单元包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，第一馈电巴伦和第二馈电巴伦之间呈正负45度对称，即呈“X”型交叉设置。进一步地，第一馈电巴伦的一端和第二馈电巴伦的一端可以贴合第二板面，第一馈电巴伦的另一端和第二馈电巴伦的另一端可以贴合第三板面。第一馈电巴伦的固定结构和/或第二馈电巴伦的固定结构，例如突出部、卡接部等，可以设于第三水平介质基板上。

第一馈电巴伦包括第一传导结构，第二馈电巴伦包括第二传导结构，第一馈电巴伦的印刷面和第二馈电巴伦的印刷面处于对角线上。第一传导结构电连接第一功分器810，第一功分器810电连接反射层；第二传导结构电连接第二功分器820，第二功分器820电连接反射层。在一个示例中，第一功分器810和第二功分器820均可以是0度至180度等幅功分器。

进一步地，第一传导结构可电连接一短同轴线内芯的一端，该短同轴线内芯的另一端连接第一功分器810。第二传导结构可电连接另一短同轴线内芯的一端，该短同轴线内芯的另一端连接第二功分器820。短同轴线的外导体可分别电连接功分器的地和反射层。

第三水平介质基板和第四水平介质基板之间的距离可以根据设计需求确定，第三水平介质基板和第二水平介质基板之间的距离可以平衡小型化设计和匹配带宽来确定，当第三水平介质基板和第二水平介质基板之间的距离越小，小型化程度越高，匹配带宽越窄。

上述双极化滤波天线中，通过巴伦结构单元以寄生方式产生滤波特性，无需设置滤波电路，且结构紧凑，从而可以具有较高的滚降特性和较低的通带内损耗，进而能够在实现小型化设计的同时，减少设备在辐射天线上的能量损耗，降低设备的运营成本。同时，还采用差分馈电功分器实现馈电网络，从而可以实现较好的极化隔离效果，在2.5GHz到6GHz的频段内，阻抗S12均小于-35dB（分贝）。

在一个实施例中，第一馈电巴伦还包括第一垂直介质基板960；第一传导结构包括均设于第一垂直介质基板960上的第一寄生枝节对、第二寄生枝节对和馈电枝节对；

第一寄生枝节对包括第一枝节912和第二枝节914；第一枝节912和第二枝节914以第一垂直介质基板960的中心线为对称线呈左右对称；第一枝节912呈“Г”型结构；

第二寄生枝节对包括第三枝节916和第四枝节918；第三枝节916和第四枝节918以第一垂直介质基板960的中心线为对称线呈左右对称；第三枝节916呈“7”型结构，且设置在第一枝节912的下方；

馈电枝节对包括第一馈电线920和第二馈电线922；第一馈电线920和第二馈电线922沿第一垂直介质基板960的宽度方向贯穿第一垂直介质基板960，且以第一垂直介质基板960的中心线为对称线呈左右对称；第一馈电线920分别电连接第一枝节912、第三枝节916和第一功分器810；第二馈电线922分别电连接第二枝节914、第四枝节918和第二功分器820。

具体地，参阅图1和图4，第一馈电巴伦还包括第一垂直介质基板960，第一传导结构还包括第一寄生枝节对、第二寄生枝节对和馈电枝节对。第一寄生枝节对包括第一枝节912和第二枝节914，第二寄生枝节对包括第三枝节916和第四枝节918，馈电枝节包括第一馈电线920和第二馈电线922。其中，第一枝节912和第二枝节914以第一垂直介质基板960的中心线为对称线左右对称分布在第一垂直介质基板960上，第三枝节916和第四枝节918以第一垂直介质基板960的中心线为对称线左右对称分布在第一垂直介质基板960上，第一馈电线920和第二馈电线922以第一垂直介质基板960的中心线为对称线左右对称分布在第一垂直介质基板960上。

以第一垂直介质基板960左侧为例进行说明，第一枝节912、第三枝节916和第一馈电线920均设置在左侧上，第一枝节912呈“Г”型结构，即第一枝节912从第一垂直介质基板960的中心线向左水平延伸，水平延伸末端朝下弯折90度。第三枝节916呈“7”型结构，即第三枝节916靠近第一垂直介质基板960的中心线，并以平行于该中心线的方向从下往上延伸，延伸末端做朝左弯折90度，第三枝节916靠近反射层。

第一枝节912垂直中心线的部分在第三枝节916垂直中心线的部分的上方，第一馈电线920以平行于中心线的方向贯穿第一垂直介质基板960，并垂直贯穿第一枝节912垂直中心线的部分和第三枝节916垂直中心线的部分。第一馈电线920向上到达第二板面，且与辐射贴片10无接触。

第一馈电线920分别电连接第一枝节912、第三枝节916和第一功分器810。类似的，第一垂直介质基板960的右侧结构与左侧结构以中心线为对称线左右对称，右侧结构可如图4所示。第二馈电线922分别电连接第二枝节914、第四枝节918和第二功分器820。

上述双极化滤波天线中，第一寄生枝节对产生两个滤波零点，第二寄生枝节对的一端靠近反射层，从而可产生电容，结合第二寄生枝节对本身的电感，使得电容和电感产生谐振，并得到另一滤波零点，从而可通过第一寄生枝节对和第二寄生枝节对产生3个分别位于通带左右两端的滤波零点，进一步地提高带外抑制性能。

在一个实施例中，第三水平介质基板还包括第一安装槽512和第二安装槽514；第一垂直介质基板960包括第一凹槽962、第二凹槽964、第三凹槽966、第一突出部968和第二突出部970；

第一凹槽962用于容纳第一水平介质基板；第二凹槽964和第三凹槽966用于容纳电容加载贴片40；第一突出部968和第一安装槽512嵌套设置；第二突出部970和第二安装槽514嵌套设置。

具体地，第三水平介质基板的结构可如图4所示，包括用于嵌套第一馈电巴伦的第一安装槽512和第二安装槽514，进一步地，还可包括尼龙螺丝固定孔516和同轴线过孔。

如图3所示，第一垂直介质基板960中，第一凹槽962用于容纳第一水平介质基板。第二凹槽964和第三凹槽966以第一垂直介质基板960的中心线为对称线呈左右对称，均用于容纳电容加载片。第一突出部968和第一安装槽512嵌套设置，第二突出部970和第二安装槽514嵌套设置，从而可使得第一馈电巴伦嵌入地板，并以第一突出部968和第二突出部970作为安装固定点。

第一垂直介质基板960还可以包括巴伦安装槽972，设置在第一垂直介质基板960的中心线上，用于与第二馈电巴伦进行交叉安装。第一垂直介质巴伦还可包括同轴线凹槽974，用于嵌入向上馈电的同轴线内芯。

进一步地，第一水平介质基板的结构可如图5所示，包括4个第三安装槽250。第二水平介质基板的结构可如图6所示，包括4个第四安装槽360。第四水平介质基板还可包括第五安装槽710。第一凹槽962左右两旁的突起卡接在第三安装槽250上，第一突出部968通过第四安装槽360、第一安装槽512进行安装，第二突出部970通过第四安装槽360安装槽和第二安装槽514进行安装，从而可进一步固定馈电巴伦。

上述双极化滤波天线中，通过第一凹槽962、第二凹槽964、第三凹槽966、第一突出部968和第二突出部970的设置，从而可在保证天线结构紧凑的同时，提高连接的稳固性。

在一个实施例中，第二馈电巴伦还包括第二垂直介质基板980；第二垂直介质基板980包括第四凹槽982、第五凹槽984和第六凹槽986；第四凹槽982用于容纳第一水平介质基板；第五凹槽984和第六凹槽986用于容纳电容加载贴片40。

具体地，第二馈电巴伦包括第二传导结构和第二垂直介质基板980，如图3所示，第二传导结构包括均设置在第二垂直介质基板980上的第三寄生枝节对、第四寄生枝节对和第二馈电枝节对，其中，第三寄生枝节对的结构和第一寄生枝节对的结构相同，第四寄生枝节对和第二寄生枝节对的结构相同，第二馈电枝节对的结构和第一馈电枝节对的结构相同。第二馈电枝节对中的馈电线电连接第二功分器820。

如图3所示，第二垂直介质基板980中，第四凹槽982用于容纳第一水平介质基板。第五凹槽984和第六凹槽986以第二垂直介质基板980的中心线为对称线呈左右对称，均用于容纳电容加载片。第二垂直介质基板980还可以包括巴伦安装槽972，设置在第二垂直介质基板980的中心线上，用于与第一馈电巴伦进行交叉安装。第二垂直介质巴伦还可包括同轴线凹槽974，用于嵌入向上馈电的同轴线内芯。

上述双极化滤波天线中，通过第四凹槽982、第五凹槽984和第六凹槽986的设置，从而可在保证天线结构紧凑。

在一个实施例中，第三水平介质基板开设有通孔518；

第一传导结构依次穿过镂空区域310和通孔518电连接第一功分器810；第二传导结构依次穿过镂空区域310和通孔518电连接第二功分器820。

具体地，如图4所示，第三水平介质基板上还开设有通孔518，第一传导结构的一端接触第二板面，另一端依次穿过镂空区域310和通孔518来与第一功分器810进行电连接，即第一寄生枝节对、第二寄生枝节对和第一馈电枝节对均从电容加载贴片40的内部穿过。类似的，第二传导结构的一端接触第二板面，另一端依次穿过镂空区域310和通孔518来与第二功分器820进行电连接，即第三寄生枝节对、第四寄生枝节对和第二馈电枝节对均从电容加载贴片40的内部穿过。

在一个实施例中，第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240分别贴设于辐射贴片10的四边的中点处；

第五连接槽320、第六连接槽330、第七连接槽340和第八连接槽350分别设于电容加载贴片40的四边的中点处。

具体地，如图5和图6所示，第一连接槽210、第二连接槽220、第三连接槽230和第四连接槽240紧贴辐射贴片10，且分别设置在辐射贴片10各边的中点位置。第五连接槽320、第六连接槽330、第七连接槽340和第八连接槽350紧贴电容加载贴片40，且分别设置在电容加载贴片40各边的中点位置。

在一个实施例中，辐射贴片10为矩形贴片；电容加载贴片40为方形环状贴片。

在一个实施例中，第一电容连接线410、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线均呈“I”型结构。

具体地，第一电容连接线410、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线的结构可以相同，第三垂直介质基板412、第四垂直介质基板422、第五垂直介质基板432和第六垂直介质基板442的结构可相同。

以第一电容连接线410和第三垂直介质基板412为例进行说明。如图7所示，第三垂直介质基板412可以呈“T”型结构，其上部的T型突出用于将其卡在第一水平介质基板相应的连接槽上。第一电容连接线410设置在第三垂直介质基板412上，并且为“I”型结构，第一电容连接线410上下方横线可以用做焊盘，分别电连接辐射贴片10和电容加载贴片40。

为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明，双极化滤波天线的结构可如图1所示，第一水平介质基板、馈电巴伦、第二水平介质基板、第三水平介质基板和第四水平介质基板的结构依次设置。其中，第一水平介质基板的结构可如图5所示，第二水平介质基板的结构可如图6所示，馈电巴伦的结构可如图3所示，第三水平介质基板的结构可如图4所示，第四水平介质基板的结构可如图2所示，电容连接线的结构可如图7所示。

辐射贴片10为正方形，电容加载贴片40为正方形，辐射贴片10四条边的边缘处挖长条形安装槽，分别用于安装第三垂直介质基板412、第四垂直介质基板422、第五垂直介质基板432和第六垂直介质基板442，使得各垂直介质基板能够从上向下在连接槽中穿过。第一水平介质基板上设有4个长条形的第三安装槽250，用于使馈电巴伦向上突起的部分穿过，以进行连接。

第二水平介质基板上电容加载贴片40内部挖空，形成镂空区域310，第二水平介质基板上各连接槽用于分别与电容连接线进行机械连接，第二水平介质基板上的各第四安装槽360用于与馈电巴伦进行嵌套。本申请中，天线辐射体水平尺寸为22平方毫米，并实现了一种紧凑型双极化滤波5G-SUB6GHZ天线。

图8至图9是本申请提供的双极化滤波天线的反射系数实际增益-频率和S11-频率仿真结果图，本申请的双极化滤波天线通带内阻抗匹配良好，极化隔离良好，阻抗带宽为3.3GHz至4.0GHz，S11均小于-15dB，S12小于-35dB，工作频段内增益约为9dBi。通带两侧具有高滚降滤波特性，实现了0Hz至3.1GHz超过17dB的带外抑制，4.3GHz至6GHz超过16.2dB的带外抑制。

图10是本申请提供的双极化滤波天线的辐射效率-频率仿真结果图，通带内辐射效率高于0.88，损耗较小。图11本申请提供的双极化滤波天线的水平面主极化、交叉极化-方位角theta结果图，天线前向辐射交叉极化比良好，能够满足基站天线的要求。

在一个实施例中，提供了一种通信设备，包括上述任一实施例中的双极化滤波天线。

具体地，双极化滤波天线可以根据需求对相关结构的尺寸进行调整，从而适应于不同频带的无线通信设备。本申请中的通信设备可以为发射设备、接收设备或者收发设备，例如可以为基站等。进一步地，根据应用场景和实现功能的不同，通信设备还可包括相应的信号处理电路，例如滤波电路、功率放大电路等。

由于本申请的滤波特性，特别适用于在开阔复杂的通信场景中。同时受益于滤波特性与辐射特性的集成，本发明构成的通信设备，也适用于无线移动通信的一体化和集成化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双极化滤波天线，其特征在于，包括：

辐射贴片；

第一水平介质基板，包括第一板面和相对于所述第一板面的第二板面；所述第一板面设有辐射贴片；所述第一水平介质基板还包括中心对称设置在所述辐射贴片的边缘区域的第一连接槽、第二连接槽、第三连接槽和第四连接槽；

第二水平介质基板，与所述第一水平介质基板间隔设置；所述第二水平介质基板包括朝向所述第二板面的第三板面、相对于所述第三板面的第四板面和贯穿所述第二水平介质基板的镂空区域；所述第二水平介质基板还包括对应所述第一水平介质基板上各连接槽设置的第五连接槽、第六连接槽、第七连接槽和第八连接槽；

电容加载贴片，环绕所述镂空区域设置在所述第三板面上；所述电容加载贴片的外围轮廓与所述辐射贴片的外围轮廓相同；所述辐射贴片的中心、所述第一水平介质基板的中心、所述第二水平介质基板的中心和所述电容加载贴片的中心位于同一直线上；

电容连接单元，包括第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和第四电容连接线；所述第一电容连接线、所述第二电容连接线、所述第三电容连接线和所述第四电容连接线均通过相应的连接槽分别电连接所述辐射贴片和所述电容加载贴片。

2.根据权利要求1所述的双极化滤波天线，其特征在于，还包括：

第三水平介质基板，包括远离所述第二水平介质基板的第五板面；

反射层，设于所述第五板面上；

第四水平介质基板，包括朝向所述第五板面的第六板面和相对于所述第六板面的第七板面；

馈电网络，包括设于所述第六板面上的第一功分器，和设于所述第七板面上的第二功分器；所述第一功分器和所述第二功分器均电连接所述反射层；

设于所述第二板面和所述第五板面之间的巴伦结构单元，用于将能量传递至所述辐射贴片；所述巴伦结构单元包括呈正负45度对称的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦；所述第一馈电巴伦包括电连接所述第一功分器的第一传导结构；所述第二馈电巴伦包括电连接所述第二功分器的第二传导结构。

3.根据权利要求2所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述第一馈电巴伦还包括第一垂直介质基板；所述第一传导结构包括均设于所述第一垂直介质基板上的第一寄生枝节对、第二寄生枝节对和馈电枝节对；

所述第一寄生枝节对包括第一枝节和第二枝节；所述第一枝节和所述第二枝节以所述第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；所述第一枝节呈“Г”型结构；

所述第二寄生枝节对包括第三枝节和第四枝节；所述第三枝节和所述第四枝节以所述第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；所述第三枝节呈“7”型结构，且设置在所述第一枝节的下方；

所述馈电枝节对包括第一馈电线和第二馈电线；所述第一馈电线和所述第二馈电线沿所述第一垂直介质基板的宽度方向贯穿所述第一垂直介质基板，且以所述第一垂直介质基板的中心线为对称线呈左右对称；所述第一馈电线分别电连接所述第一枝节、所述第三枝节和所述第一功分器；所述第二馈电线分别电连接所述第二枝节、所述第四枝节和所述第二功分器。

4.根据权利要求3所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述第三水平介质基板还包括第一安装槽和第二安装槽；所述第一垂直介质基板包括第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第一突出部和第二突出部；

所述第一凹槽用于容纳所述第一水平介质基板；所述第二凹槽和所述第三凹槽用于容纳所述电容加载贴片；所述第一突出部和所述第一安装槽嵌套设置；所述第二突出部和所述第二安装槽嵌套设置。

5.根据权利要求3所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述第二馈电巴伦还包括第二垂直介质基板；所述第二垂直介质基板包括第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽；所述第四凹槽用于容纳所述第一水平介质基板；所述第五凹槽和所述第六凹槽用于容纳所述电容加载贴片。

6.根据权利要求2所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述第三水平介质基板开设有通孔；

所述第一传导结构依次穿过所述镂空区域和所述通孔电连接所述第一功分器；所述第二传导结构依次穿过所述镂空区域和所述通孔电连接所述第二功分器。

7.根据权利要求1至6任一项所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述第一连接槽、所述第二连接槽、所述第三连接槽和所述第四连接槽分别贴设于所述辐射贴片的四边的中点处；

所述第五连接槽、所述第六连接槽、所述第七连接槽和所述第八连接槽分别设于所述电容加载贴片的四边的中点处。

8.根据权利要求1至6任一项所述的双极化滤波天线，其特征在于，所述辐射贴片为矩形贴片；所述电容加载贴片为方形环状贴片。

9.根据权利要求1至6任一项所述的双极化滤波天线，其特征在于，第一电容连接线、第二电容连接线、第三电容连接线和所述第四电容连接线均呈“I”型结构。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的双极化滤波天线。

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