CN113097708B - 一种多频融合的滤波天线及其制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于天线技术领域,提供了一种多频融合的滤波天线及其制作方法和应用,该一种多频融合的滤波天线包括:辐射单元,用于辐射电磁波信号;馈电网络,设置在辐射单元的一侧,馈电网络与辐射单元相连接;滤波器,设置在馈电网络的一侧,滤波器与馈电网络相连接;通过将辐射单元与馈电网络相连接,再将滤波器与馈电网络之间平行连接,通过滤波网络对多频融合的滤波天线进行馈电,并接收电磁波信号,通过滤波器将馈电网络接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;该天线结构在减弱高频阵子在低频阵子频带处的辐射的同时,还能够有效抑制高低频阵子间的耦合,从而有效避免天线阵列的辐射特性发生畸变。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域,尤其涉及一种多频融合的滤波天线及其制作方法和应用。
背景技术
研究发现,高频阵子在自己的工作频带之外也会存在一些辐射较强的频带,特别当高频、低频频段存在倍频关系时,高频阵子在低频频带上出现的寄生辐射效应最强,也就会造成高低频之间的耦合效应最强;
在多频融合基站天线有限空间内,不同频段的天线子系统相互耦合导致天线阵列的辐射特性发生畸变;现有多频天线采用的抑制耦合方法有:一是增大不同频率阵子之间的物理距离,从空间上减少相互之间的耦合;二是增加高低频阵子间的隔离条或者优化隔离条形状,扰动空间辐射场以抑制空间耦合;
现有的技术方法对于基站天线内部有限空间来说,局限性较大,无论是调节阵子间的物理距离还是调节隔离条的形状都有固定的范围区间,无法完美避免不同频率阵子之间的耦合。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多频融合的滤波天线及其制作方法和应用,旨在解决上述背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种多频融合的滤波天线,所述多频融合的滤波天线包括:
辐射单元,所述辐射单元用于辐射电磁波信号;
馈电网络,所述馈电网络设置在所述辐射单元的一侧,所述馈电网络与所述辐射单元相连接,所述馈电网络用于对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并将电磁波信号传输至所述辐射单元;
滤波器,所述滤波器设置在所述馈电网络的一侧,所述滤波器与所述馈电网络相连接,所述滤波器用于将所述馈电网络接收的不同频率的信号进行分离。
本发明实施例的另一目的在于提供一种多频融合的滤波天线的制作方法,采用上述的一种多频融合的滤波天线,所述多频融合的滤波天线的制作方法包括以下步骤:通过将所述辐射单元与所述馈电网络相连接,再将所述滤波器与所述馈电网络之间平行放置,通过所述馈电网络接收电磁波信号,并进行馈电,通过所述滤波器将所述馈电网络接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的多频融合的滤波天线的制作方法在通信基站中的应用。
本发明实施例的提供的上述技术方案,相比于现有技术,具有以下技术效果:
本发明实施例提供的一种多频融合的滤波天线,通过将所述辐射单元与所述馈电网络相连接,再将所述滤波器与所述馈电网络之间平行连接,通过所述滤波网络对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并接收电磁波信号,通过所述滤波器将所述馈电网络接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;该装置结构简单,操控便捷,在减弱高频阵子在低频阵子频带处的辐射的同时,还能够有效抑制高低频阵子间的耦合,从而有效避免天线阵列的辐射特性发生畸变。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多频融合的滤波天线的立体结构示意图;
图2为图1中第一馈电板和第二馈电板的立体连接结构示意图;
图3为图1中馈电网络的立体结构示意图;
图4为图1中第一馈电线路和第二馈电线路的立体连接结构示意;
图5为图1中第一接地板与滤波器的连接结构示意图;
图6为图1中滤波器的结构示意图;
图7为+45°极化多频融合的滤波天线与普通天线的回波损耗对比曲线图;
图8为-45°极化多频融合的滤波天线与普通天线的回波损耗对比曲线图。
附图中:1-介质板;2-馈电网络;3-辐射板;4-第二馈电板;5-第一馈电板;6-第一接地板;7-第一馈电线路;8-第二接地板;9-第二馈电线路;10-滤波器;11-第一传输线;12-第二传输线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示,为本发明一个实施例提供的多频融合的滤波天线的结构图,包括:
一种多频融合的滤波天线,所述多频融合的滤波天线包括:
辐射单元,所述辐射单元用于辐射电磁波信号;
馈电网络2,所述馈电网络2设置在所述辐射单元的一侧,所述馈电网络2与所述辐射单元相连接,所述馈电网络2用于对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并将电磁波信号传输至所述辐射单元;
滤波器10,所述滤波器10设置在所述馈电网络2的一侧,所述滤波器10与所述馈电网络2相连接,所述滤波器10用于将所述馈电网络2接收的不同频率的信号进行分离;
在本发明实施例中,本发明实施例通过将所述辐射单元与所述馈电网络2相连接,再将所述滤波器10与所述馈电网络2之间平行连接,通过所述滤波网络2对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并接收电磁波信号,通过所述滤波器10将所述馈电网络2接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;该装置结构简单,操控便捷,在减弱高频阵子在低频阵子频带处的辐射的同时,还能够有效抑制高低频阵子间的耦合,从而有效避免天线阵列的辐射特性发生畸变。
如图1所示,作为本发明的一种优选实施例,所述辐射单元包括介质板1和辐射板3,所述介质板1设置在所述馈电网络2的一端,所述介质板1与所述馈电网络2相连接,所述辐射板3设置在所述介质板1远离所述馈电网络2的一侧;
通过将所述馈电网络2与所述介质板1之间相连接,通过所述馈电网络2将电磁波信号传输至所述辐射单元,并通过所述辐射板3将电磁波信号辐射;
辐射板3,所述辐射板3采用的是金属材质,所述辐射板3在所述介质板1远离所述馈电网络2的一侧设置有若干组,所述辐射板3用于将所述馈电网络2输出的电磁波信号进行辐射;
介质板1,所述介质板1这里优选采用的是PCB(Printed Circuit Board)板,即印制电路板,也可以根据需求选择,PCB板提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支承,实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要求的电气特性;并可以为自动焊接提供阻焊图形,为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形;当电子设备采用PCB板后,由于同类印制板的一致性,避免了人工接线的差错,并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测,保证了电子产品的质量,提高了劳动生产率、降低了成本,并便于维修;在高速或高频电路中为电路提供所需的电气特性、特性阻抗和电磁兼容特性;当内部嵌入无源元器件的PCB板,即可以提供了一定的电气功能,简化了电子安装程序,又提高了产品的可靠性;在大规模和超大规模的电子封装元器件中,为电子元器件小型化的芯片封装提供了有效的芯片载体。
如图2-4所示,作为本发明的另一种优选实施例,所述馈电网络2包括第一馈电板5和第二馈电板4,所述第一馈电板5和所述第二馈电板4均设置在所述辐射单元的同一侧,且所述第一馈电板5和所述第二馈电板4相连接,所述第一馈电板5的两侧分别设置有第二接地板8和第二馈电线路9,所述第二馈电板4的两侧分别设置有第一接地板6和第一馈电线路7,所述第一接地板6和所述第二接地板8的一侧均分别与所述滤波器10相连接;
通过所述第一馈电线路7和所述第二馈电线路9交叉排列,以形成极化馈电,从而对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并通过所述滤波器10对接收的电磁波信号进行分离,使所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;
第一馈电线路7和第二馈电线路9,所述第一馈电线路7和所述第二馈电线路9分别优选采用的是+45°极化馈电线路和-45°极化馈电线路;
第一接地板6和第二接地板8,所述第一接地板6和所述第二接地板8分别优选采用的是+45°极化接地板和-45°极化接地板;
优选的,所述第一馈电线路7、所述第二馈电线路9、所述第一接地板6和所述第二接地板8之间形成双极化馈电,我们以所述第一接地板6为参考相位端口,假设第一接地板6端口相位为0,此时所述第一馈电线路7的端口相位为180°,所述第二接地板8端口相位为180°,所述第二馈电线路9端口与所述第二接地板8端口相位相差180°,及所述第二馈电线路端口9的相位为360°,这样布置的结果是端口间的耦合可以被抵消掉,如所述第一接地板6和所述第一馈电线路7相位差-180度,为逆向耦合,而第一接地板6和所述第二馈电线路9相位差-360度,为同向耦合,第一馈电线路7和所述第一接地板6耦合路径与所述第二接地板8和所述第二馈电线路9耦合路径的相位差180度,如果两条耦合路径的耦合幅度相等,则耦合被抵消掉;因此,这种馈电方法增加了端口间隔离度;一般可增加10dB以上隔离度。
如图5-6所示,作为本发明的另一种优选实施例,所述滤波器10包括第一传输线11和第二传输线12,所述第一传输线11和所述第二传输线12均设置在所述馈电网络2的一侧,所述第一传输线11和所述第二传输线12耦合,所述第二传输线12与所述馈电网络2相连接;
通过将所述第二传输线12与所述第一接地板6和所述第二接地板8分别连接,再通过所述第一传输线11和所述第二传输线12进行耦合,以形成带通滤波器,再通过所述带通滤波器将接收的电磁波信号中不需要的信号进行抑制,将需要的信号通过,从而较好的抑制阵子在低频频带的辐射,抑制高低频阵子间的耦合;
第一传输线11和第二传输线12,所述第一传输线11和所述第二传输线12这里优选采用的是微带线,也可以根据需求选择,微带线具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等优点,所述第一传输线11和所述第二传输线12用于传输电磁波信号,所述第一传输线11和所述第二传输线12之间采用耦合的方式进行连接,以形成微带滤波器,且所述第一传输线11和所述第二传输线12与所述第一接地板6以及所述第二接地板8形成并联结构。
如图6所示,作为本发明的另一种优选实施例,所述第一传输线11和所述第二传输线12之间的重合部分以及间距均可进行调节;
通过调节所述第一传输线11和所述第二传输线12之间的重合部分以及间距,来调整滤波的频率和滤波的衰减。
如图7所示,作为本发明的另一种优选实施例,在+45°极化端口的回波损耗对比中可以发现,高频阵子除了在工作频带1.6GHz~2.7GHz之外,在0.75GHz也存在-9.3dB的谐振,该谐振恰好落在基站天线低频698~960MHz的工作频带内,形成高低频阵子的强耦合,而在并联平行耦合线微带滤波器后,+45°极化端口的曲线在频点0.75GHz的谐振消失。
如图8所示,作为本发明的另一种优选实施例,在-45°极化端口的回波损耗对比中可以发现,高频阵子除了在工作频带1.6GHz~2.7GHz之外,在0.75GHz也存在-12.3dB的谐振,该谐振恰好落在基站天线低频0.698~0.960GHz的工作频带内,形成高低频阵子的强耦合,而在并联平行耦合线微带滤波器后,-45°极化端口的曲线在频点0.75GHz的谐振消失。
如图1-6所示,本发明的一个实施例还提供了一种多频融合的滤波天线的制作方法,采用上述的一种多频融合的滤波天线,所述多频融合的滤波天线的制作方法还包括以下步骤:通过将所述辐射单元与所述馈电网络2相连接,再将所述滤波器10与所述馈电网络2之间平行连接,通过所述馈电网络2接收电磁波信号,并进行馈电,通过所述滤波器10将所述馈电网络2接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;
在本发明实施例中,所述多频融合的滤波天线的制作方法步骤如下:
步骤1:将所述辐射板3与所述介质板1相连接以形成辐射单元;
步骤2:将所述第一馈电板5和所述第二馈电板4之间垂直90°交叉连接;
步骤3:将所述滤波器10与所述第一接地板6和所述第二接地板8一同加工制作;
步骤4:将连接形成后的馈电网络2与所述辐射单元相连接;
步骤5:通过调节所述滤波器10调整抑制频带和抑制衰减,从而使所述馈电网络2将分离后的电磁波信号传输至所述辐射单元;
步骤6:通过所述辐射单元将电磁波信号辐射。
在本发明的又一个实施例中,提供一个具体实施案例:
针对当前多运营商4G、5G网络并存,FDD(Frequency Division Duplexing,频分双工)与TDD(Test-Driven Development,测试驱动开发)制式共存,多频段分离式天馈系统共站部署,天馈系统环境异常复杂的现状,采用所述多频融合的滤波天线的制作方法,将多运营商4G和5G融合5个频段以上的一体化天馈系统,在减弱高频阵子在低频阵子频带处的辐射的同时,也能有限抑制高低频阵子间的耦合,防止不同频段的天线子系统相互耦合导致天线阵列的辐射特性发生畸变,从而解决了通信基站中4G和5G安装施工空间受限、建网成本高、能耗大等突出问题。
本发明上述实施例中提供了一种多频融合的滤波天线,并基于该多频融合的滤波天线提供了一种多频融合的滤波天线的制作方法、应用,通过将所述辐射单元与所述馈电网络2相连接,再将所述滤波器10与所述馈电网络2之间平行连接,通过所述滤波网络2对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并接收电磁波信号,通过所述滤波器10将所述馈电网络2接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射;该装置结构简单,操控便捷,在减弱高频阵子在低频阵子频带处的辐射的同时,还能够有效抑制高低频阵子间的耦合,从而有效避免天线阵列的辐射特性发生畸变。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多频融合的滤波天线,其特征在于,所述多频融合的滤波天线包括:
辐射单元,所述辐射单元用于辐射电磁波信号;
馈电网络,所述馈电网络设置在所述辐射单元的一侧,所述馈电网络与所述辐射单元相连接,所述馈电网络用于对所述多频融合的滤波天线进行馈电,并将电磁波信号传输至所述辐射单元;
滤波器,所述滤波器设置在所述馈电网络的一侧,所述滤波器与所述馈电网络相连接,所述滤波器用于将所述馈电网络接收的不同频率的信号进行分离;
所述馈电网络包括第一馈电板和第二馈电板,所述第一馈电板和所述第二馈电板均设置在所述辐射单元的同一侧,且所述第一馈电板和所述第二馈电板相连接,所述第一馈电板的两侧分别设置有第二接地板和第二馈电线路,所述第二馈电板的两侧分别设置有第一接地板和第一馈电线路,所述第一接地板和所述第二接地板的一侧均分别与所述滤波器相连接;
所述滤波器包括第一传输线和第二传输线,所述第一传输线和所述第二传输线均设置在所述馈电网络的一侧,所述第一传输线和所述第二传输线耦合,所述第二传输线与所述馈电网络相连接;
所述第一传输线和所述第二传输线以及所述馈电网络的侧边均相平行;
所述第一传输线和所述第二传输线之间的重合部分以及间距均可进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种多频融合的滤波天线,其特征在于,所述辐射单元包括介质板和辐射板,所述介质板设置在所述馈电网络的一端,所述介质板与所述馈电网络相连接,所述辐射板设置在所述介质板远离所述馈电网络的一侧。
3.根据权利要求1所述的一种多频融合的滤波天线,其特征在于,所述第一馈电板和所述第二馈电板之间垂直交叉连接。
4.根据权利要求1所述的一种多频融合的滤波天线,其特征在于,所述第一馈电板主导-45°极化,所述第二馈电板主导+45°极化。
5.一种多频融合的滤波天线的制作方法,其特征在于,采用如权利要求1-4任一所述的一种多频融合的滤波天线,所述多频融合的滤波天线的制作方法包括以下步骤:通过将所述辐射单元与所述馈电网络相连接,再将所述滤波器与所述馈电网络之间平行放置,通过所述馈电网络接收电磁波信号,并进行馈电,通过所述滤波器将所述馈电网络接收的不同频率的电磁波信号进行分离,再通过所述辐射单元将分离后的电磁波信号进行辐射。
6.一种如权利要求5所述的一种多频融合的滤波天线的制作方法在通信基站中的应用。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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