CN112186345B - 一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线 - Google Patents

一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，包括第一垂直介质板、第二垂直介质板和水平介质板；第一垂直介质板上设有第一谐振器和第一覆铜结构，第一覆铜结构与第一谐振器形成第一偶极子，经过第一垂直介质板和水平介质板上的第二谐振器、第三谐振器和第一耦合馈线，使第一馈电端口实现‑45°极化馈电，第二垂直介质板上设有第四谐振器和第二覆铜结构，第二覆铜结构与第四谐振器形成第二偶极子，经过第二垂直介质板和水平介质板上的第五谐振器、第六谐振器和第二耦合馈线，使第二馈电端口实现‑45°极化馈电；本发明实现天线双极化且具有三阶切比雪夫滤波器的滤波特性，极化隔离度为20dB以上，同时具有加工成本低的特点。

Description

一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线
技术领域
本发明涉及通讯天线的技术领域，尤其是指一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线。
背景技术
随着无线通讯系统的飞速发展，对不同应用场景的设备有了更高的要求，基站天线作为无线通讯系统中的重要器件，其滤波功能和尺寸亦需尽可能地优化。在基站天线的设计中，偶极子天线由于其易加工、成本低、结构简单和辐射稳定等优点被广泛应用，同时在基站天线中集成滤波功能不仅能减少后级滤波器的设计，而且还能减少滤波器和天线之间的匹配电路和损耗，这样不仅能保证天线的性能，还能减少整体尺寸。因此，滤波偶极子基站天线的设计具有很大的应用前景。在现有技术中，有的是在偶极子天线上添加寄生单元的方法实现滤波特性，有的是利用微带谐振器和贴片天线综合设计的方法实现了宽阻带特性的滤波天线，但皆存在增加天线复杂度或影响天线的辐射特性和阻抗特性的不足。因此，设计一款简单的滤波基站天线具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，利用谐振器的一部分组成偶极子天线，实现天线双极化且具有三阶切比雪夫滤波器的滤波特性，极化隔离度为20dB以上，整个天线结构简单且加工方便。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，包括第一垂直介质板、第二垂直介质板和水平介质板，所述第一垂直介质板底部的中间部分开有凹槽，所述第二垂直介质板顶部的中间部分开有凹槽，所述水平介质板的中间部分开有十字卡槽，所述第一垂直介质板和第二垂直介质板相互嵌插后垂直安装于水平介质板的十字卡槽中，所述第一垂直介质板的一表面设有第一谐振器，所述第一垂直介质板的另一表面设有第一覆铜结构，所述第一覆铜结构划分为两部分，所述第一覆铜结构的第一部分与第一谐振器构成第一偶极子，用于辐射能量，所述第一覆铜结构的第二部分与水平介质板上表面的接地板连接，作为第一垂直介质板的接地板，所述第二垂直介质板的一表面设有第四谐振器，所述第二垂直介质板的另一表面设有第二覆铜结构，所述第二覆铜结构划分为两部分，所述第二覆铜结构的第一部分与第四谐振器构成第二偶极子，用于辐射能量，所述第二覆铜结构的第二部分与水平介质板上表面的接地板连接，作为第二垂直介质板的接地板。
进一步，所述第一谐振器与第二谐振器耦合，所述第二谐振器划分为两部分，所述第二谐振器的第一部分设置在第一垂直介质板上，所述第二谐振器的第二部分设置在水平介质板的下表面。
进一步，所述第四谐振器与第五谐振器耦合，所述第五谐振器划分为两部分，所述第五谐振器的第一部分设置在第二垂直介质板上，所述第五谐振器的第二部分设置在水平介质板的下表面。
进一步，所述水平介质板的上表面设有接地板，所述水平介质板的下表面还设有第三谐振器、第一耦合馈线和第一馈电端口以及第六谐振器、第二耦合馈线和第二馈电端口，所述第三谐振器与第二谐振器的第二部分耦合，所述第一耦合馈线与第三谐振器耦合，所述第一馈电端口与第一耦合馈线连接，所述第六谐振器与第五谐振器的第二部分耦合，所述第二耦合馈线与第六谐振器耦合，所述第二馈电端口与第二耦合馈线连接。
进一步，所有谐振器均为半波长谐振器。
进一步，所述第一馈电端口和第二馈电端口为50欧姆馈电端口。
进一步，所述第一谐振器、第二谐振器的第一部分、第二谐振器的第二部分、第三谐振器和第一耦合馈线构成三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线，由第一馈电端口实现-45°极化馈电，所述第四谐振器、第五谐振器的第一部分、第五谐振器的第二部分、第六谐振器和第二耦合馈线构成三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线，由第二馈电端口实现+45°极化馈电，且所述三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线和三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线的极化隔离度大于20dB。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明利用谐振器的一部分作为偶极子天线，实现天线双极化且极化隔离度大于20dB，加工简单，具有很好的应用前景。
2、本发明通过多个谐振器实现了三阶切比雪夫滤波器良好的滤波特性，有效避免了信息在传输过程中出现的码间串扰。
附图说明
图1为三阶滤波基站天线的结构示意图。
图2为第一垂直介质板的结构示意图。
图3为第一覆铜结构示意图。
图4为第二垂直介质板的结构示意图。
图5为第二覆铜结构示意图。
图6为水平介质板的结构示意图。
图7为三阶滤波基站天线的工作仿真结果图。
图8为第一馈电端口激励时中心频点的方向仿真结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1至图6所示，本实施例提供了一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，包括第一垂直介质板1、第二垂直介质板2和水平介质板3，所述第一垂直介质板1和第二垂直介质板2为T形介质板，所述第一垂直介质板1底部的中间部分开有凹槽，所述第二垂直介质板2顶部的中间部分开有凹槽，所述水平介质板3为矩形介质板，所述水平介质板3的中间部分开有十字卡槽，用于安装第一垂直介质板1和第二垂直介质板2，所述第一垂直介质板1和第二垂直介质板2相互嵌插后垂直安装于水平介质板3的十字卡槽中；
其中，所述第一垂直介质板1的一表面设有第一谐振器R1，所述第一垂直介质板1的另一表面设有第一覆铜结构4，所述第一覆铜结构4划分为两部分，所述第一覆铜结构的第一部分4-1与第一谐振器R1构成第一偶极子，用于辐射能量，所述第一谐振器R1与第二谐振器耦合，所述第二谐振器划分为两部分，所述第二谐振器的第一部分R21设置在第一垂直介质板1上，所述第二谐振器的第二部分R22设置在水平介质板3的下表面，所述第一覆铜结构的第二部分4-2与水平介质板3上表面的接地板6连接，作为第一垂直介质板1的接地板；所述第二垂直介质板2的一表面设有第四谐振器R4，所述第四谐振器R4与第五谐振器耦合，所述第五谐振器划分为两部分，所述第五谐振器的第一部分R51设置在第二垂直介质板2上，所述第五谐振器的第二部分R52设置在水平介质板3的下表面，所述第二垂直介质板2的另一表面设有第二覆铜结构5，所述第二覆铜结构5划分为两部分，所述第二覆铜结构的第一部分5-1与第四谐振器R4构成第二偶极子，用于辐射能量，所述第二覆铜结构的第二部分5-2与水平介质板3上表面的接地板6连接，作为第二垂直介质板2的接地板。
所述水平介质板3的上表面设有接地板6，所述水平介质板的下表面还设有第三谐振器R3、第一耦合馈线F1和第一馈电端口P1以及第六谐振器R6、第二耦合馈线F2和第二馈电端口P2，所述第三谐振器R3与第二谐振器的第二部分R22耦合，所述第一耦合馈线F1与第三谐振器R3耦合，所述第一馈电端口P1为50欧姆馈电端口，其与第一耦合馈线F1连接，所述第六谐振器R6与第五谐振器的第二部分R52耦合，所述第二耦合馈线F2与第六谐振器R6耦合，所述第二馈电端口P2为50欧姆馈电端口，其与第二耦合馈线F2连接；此外，所有谐振器均为半波长谐振器，所有介质板的介电常数、损耗角正切和厚度均相同。
所述第一谐振器R1、第二谐振器的第一部分R21、第二谐振器的第二部分R22、第三谐振器R3和第一耦合馈线F1构成三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线，由第一馈电端口P1实现-45°极化馈电，所述第四谐振器R4、第五谐振器的第一部分R51、第五谐振器的第二部分R52、第六谐振器R6和第二耦合馈线F2构成三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线，由第二馈电端口P2实现+45°极化馈电，且所述三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线和三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线的极化隔离度大于20dB。
参见图7所示，本发明三阶滤波基站天线的工作仿真结果。可以看出，本发明能够在0.934-1.081GHz的频率范围内S11<-11dB，而且在0.934-1.081GHz的频率范围内的增益保持在7.5dBi左右，最大增益为7.8dBi。天线实现双极化且具有三阶切比雪夫滤波器的滤波特性，极化隔离度为20dB以上。
参见图8所示，本发明第一馈电端口激励时中心频点的方向仿真结果，可以看出，本发明的天线满足基站天线工作所需要的辐射特性。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，包括第一垂直介质板(1)、第二垂直介质板(2)和水平介质板(3)，所述第一垂直介质板(1)底部的中间部分开有凹槽，所述第二垂直介质板(2)顶部的中间部分开有凹槽，所述水平介质板(3)的中间部分开有十字卡槽，所述第一垂直介质板(1)和第二垂直介质板(2)相互嵌插后垂直安装于水平介质板(3)的十字卡槽中，其特征在于：所述第一垂直介质板(1)的一表面设有第一谐振器(R1)，所述第一垂直介质板(1)的另一表面设有第一覆铜结构(4)，所述第一覆铜结构(4)划分为两部分，所述第一覆铜结构的第一部分(4-1)与第一谐振器(R1)构成第一偶极子，用于辐射能量，所述第一覆铜结构的第二部分(4-2)与水平介质板(3)上表面的接地板(6)连接，作为第一垂直介质板(1)的接地板，所述第二垂直介质板(2)的一表面设有第四谐振器(R4)，所述第二垂直介质板(2)的另一表面设有第二覆铜结构(5)，所述第二覆铜结构(5)划分为两部分，所述第二覆铜结构的第一部分(5-1)与第四谐振器(R4)构成第二偶极子，用于辐射能量，所述第二覆铜结构的第二部分(5-2)与水平介质板(3)上表面的接地板(6)连接，作为第二垂直介质板(2)的接地板；
所述第一谐振器(R1)与第二谐振器耦合，所述第二谐振器划分为两部分，所述第二谐振器的第一部分(R21)设置在第一垂直介质板(1)上，所述第二谐振器的第二部分(R22)设置在水平介质板(3)的下表面；
所述第四谐振器(R4)与第五谐振器耦合，所述第五谐振器划分为两部分，所述第五谐振器的第一部分(R51)设置在第二垂直介质板(2)上，所述第五谐振器的第二部分(R52)设置在水平介质板(3)的下表面；
所述水平介质板(3)的上表面设有接地板(6)，所述水平介质板(3)的下表面还设有第三谐振器(R3)、第一耦合馈线(F1)和第一馈电端口(P1)以及第六谐振器(R6)、第二耦合馈线(F2)和第二馈电端口(P2)，所述第三谐振器(R3)与第二谐振器的第二部分(R22)耦合，所述第一耦合馈线(F1)与第三谐振器(R3)耦合，所述第一馈电端口(P1)与第一耦合馈线(F1)连接，所述第六谐振器(R6)与第五谐振器的第二部分(R52)耦合，所述第二耦合馈线(F2)与第六谐振器(R6)耦合，所述第二馈电端口(P2)与第二耦合馈线(F2)连接；
所述第一谐振器(R1)、第二谐振器的第一部分(R21)、第二谐振器的第二部分(R22)、第三谐振器(R3)和第一耦合馈线(F1)构成三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线，由第一馈电端口(P1)实现-45°极化馈电，所述第四谐振器(R4)、第五谐振器的第一部分(R51)、第五谐振器的第二部分(R52)、第六谐振器(R6)和第二耦合馈线(F2)构成三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线，由第二馈电端口(P2)实现+45°极化馈电，且所述三阶切比雪夫型的-45°极化的滤波天线和三阶切比雪夫型的+45°极化的滤波天线的极化隔离度大于20dB。
2.根据权利要求1所述的一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，其特征在于：所有谐振器均为半波长谐振器。
3.根据权利要求1所述的一种基于谐振器型偶极子的三阶滤波基站天线，其特征在于：所述第一馈电端口(P1)和第二馈电端口(P2)为50欧姆馈电端口。
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