CN113097709A - 一种高选择性的平面滤波八木天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高选择性的平面滤波八木天线,包括从上至下依次叠置的第一覆铜层、介质板、第二覆铜层;第一覆铜层上设有输入端口、输入馈线、枝节加载半波长谐振器和半波长谐振器,构成馈电网络,第二覆铜层上设有公共地板、馈电巴伦、半波偶极子和寄生微带线,公共地板作为平面滤波八木天线的反射器,寄生微带线有多条作为平面滤波八木天线的引向器,半波偶极子设置在公共地板与寄生微带线之间,并通过馈电巴伦与公共地板连接,作为平面滤波八木天线的辐射器,馈电网络的能量能够通过馈电巴伦耦合到半波偶极子处,再经半波偶极子辐射电磁波;本发明具有高选择性的增益滤波效果,其结构简单、剖面低、集成度高,具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及通讯天线的技术领域,尤其是指一种高选择性的平面滤波八木天线。
背景技术
平面八木天线因其具有高方向性、低剖面、易加工等特点被广泛应用于无线通信系统中。在以往的设计中,学者们将研究重点放在了拓展天线的带宽上,以求改善八木天线带宽窄的缺点。然而,天线的带宽虽得到了拓展,其带内增益并不平坦稳定,且选择性差。为了满足带内增益的平坦度以及高选择性,学者们相继提出了具有滤波效果的八木天线,即滤波八木天线。在这些设计中,滤波器被加载在八木天线的辐射单元前端,用级联的方法连接,这种方法虽然可以获得增益滤波效果,但滤波器的直接加载会带来较大插损;而如若使用带通滤波器和天线的集成设计方法,可以减小插损。
对现有技术进行调查了解,具体如下:
J.-N.Wu等人在2014年提出一种利用阶跃微带线馈电的平面印刷八木天线,通过对八木天线馈电方式的改进,实现了宽通带,其相对带宽达到16.7%。但通带内增益不平坦,其低频处的增益比高频处的增益低3.7dBi。
J.Shi等人在2015年提出一种加载双面平行微带线滤波器的差分滤波八木天线。通过在天线的辐射单元和输入馈线之间嵌入滤波器,实现了滤波效果,并获得较高的选择性。但由于滤波器与辐射单元的直接连接会造成较大损耗,影响天线的辐射效率,且其工作带宽较窄,难以灵活调节。
总的来说,现有的工作中,有不少关于具有滤波效果的八木天线的研究,但是很多结构是基于滤波器的直接加载。因此,参照带通滤波器的综合设计方法,设计一种简单有效的高选择性平面滤波八木天线具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于为解决现有技术中的不足,提供了一种高选择性的平面滤波八木天线,应用输入馈线、枝节加载半波长谐振器和半波长谐振器的耦合,作为馈电网络,实现高选择性的增益滤波效果,该平面滤波天线能够在3.1GHz-3.8GHz的范围内稳定工作,且在3.1GHz-3.8GHz的频率范围内反射系数小于-10dB;在通带内增益平坦,其平均增益约为5dBi,且在2.95GHz频率处和4GHz频率处具有明显的辐射零点,具有高选择性。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种高选择性的平面滤波八木天线,包括从上至下依次叠置的第一覆铜层、介质板、第二覆铜层;其中,所述第一覆铜层上设有输入端口、输入馈线、枝节加载半波长谐振器和半波长谐振器,构成馈电网络,所述输入端口与输入馈线连接,所述输入馈线、枝节加载半波长谐振器和半波长谐振器之间留有间隙,并通过间隙耦合能量;所述第二覆铜层上设有公共地板、馈电巴伦、半波偶极子和寄生微带线,所述公共地板设置在第二覆铜层的一端,作为平面滤波八木天线的反射器,所述寄生微带线有多条设置在第二覆铜层的另一端,并与公共地板平行,作为平面滤波八木天线的引向器,所述半波偶极子设置在公共地板与寄生微带线之间,并通过馈电巴伦与公共地板连接,作为平面滤波八木天线的辐射器,馈电网络的能量能够通过馈电巴伦耦合到半波偶极子处,再经半波偶极子辐射电磁波。
进一步,所述公共地板与半波偶极子之间的距离为四分之一工作频率波长。
进一步,所述介质板的介电常数为2.55,其损耗角正切为0.0029。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
本发明应用输入馈线、枝节加载半波长谐振器和半波长谐振器作为馈电网络,使天线具有高选择性的增益滤波效果,其结构简单、剖面低、集成度高,具有很好的应用前景。
附图说明
图1为平面滤波八木天线的结构示意图。
图2为平面滤波八木天线的介质结构图。
图3为第一覆铜层的结构示意图。
图4为第二覆铜层的结构示意图。
图5为平面滤波八木天线的S参数仿真结果图。
图6为平面滤波八木天线的增益曲线仿真结果图。
图7为平面滤波八木天线的中心频率方向仿真结果图。
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4所示,本实施例所提供的高选择性的平面滤波八木天线,包括从上至下依次叠置的第一覆铜层2、介质板1、第二覆铜层3,所述的介质板1的厚度为0.8mm,长度为70mm,宽度为60mm,介电常数为2.55,损耗角正切为0.0029;
其中,所述第一覆铜层2上设有输入端口11、输入馈线4、枝节加载半波长谐振器5和半波长谐振器6,构成馈电网络,所述输入端口11与输入馈线4连接,所述输入馈线4、枝节加载半波长谐振器5和半波长谐振器6之间留有间隙,并通过间隙耦合能量;所述第二覆铜层3上设有公共地板9、馈电巴伦10、半波偶极子7和寄生微带线8,所述公共地板9设置在第二覆铜层3的一端,作为平面滤波八木天线的反射器,所述寄生微带线8有三条设置在第二覆铜层3的另一端,并与公共地板9平行,作为平面滤波八木天线的引向器,所述半波偶极子7设置在公共地板9与寄生微带线8之间,并通过馈电巴伦10与公共地板9连接,作为平面滤波八木天线的辐射器,馈电网络的能量能够通过馈电巴伦10耦合到半波偶极子7处,再经半波偶极子7辐射电磁波。
参见图5所示,平面滤波八木天线的S参数仿真结果。可以看出,本发明反射系数小于-10dB的频率范围为3.1GHz-3.8GHz,相对带宽超过20%。
参见图6所示,平面滤波八木天线的增益曲线仿真结果。可以看出,本发明增益在3.1GHz-3.8GHz的频率范围内平坦稳定,平均增益为5dBi,且在2.95GHz和4GHz处具有两个辐射零点,提高了选择性。
参见图7所示,平面滤波八木天线的中心频率方向仿真结果。可以看出,本发明在中心频率的方向图为单向辐射,且E面的交叉极化水平为-25dB,H面的交叉极化水平为-24dB,具有低交叉极化水平。
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)
1.一种高选择性的平面滤波八木天线,其特征在于:包括从上至下依次叠置的第一覆铜层(2)、介质板(1)、第二覆铜层(3);其中,所述第一覆铜层(2)上设有输入端口(11)、输入馈线(4)、枝节加载半波长谐振器(5)和半波长谐振器(6),构成馈电网络,所述输入端口(11)与输入馈线(4)连接,所述输入馈线(4)、枝节加载半波长谐振器(5)和半波长谐振器(6)之间留有间隙,并通过间隙耦合能量;所述第二覆铜层(3)上设有公共地板(9)、馈电巴伦(10)、半波偶极子(7)和寄生微带线(8),所述公共地板(9)设置在第二覆铜层(3)的一端,作为平面滤波八木天线的反射器,所述寄生微带线(8)有多条设置在第二覆铜层(3)的另一端,并与公共地板(9)平行,作为平面滤波八木天线的引向器,所述半波偶极子(7)设置在公共地板(9)与寄生微带线(8)之间,并通过馈电巴伦(10)与公共地板(9)连接,作为平面滤波八木天线的辐射器,馈电网络的能量能够通过馈电巴伦(10)耦合到半波偶极子(7)处,再经半波偶极子(7)辐射电磁波。
2.根据权利要求1所述的一种高选择性的平面滤波八木天线,其特征在于:所述公共地板(9)与半波偶极子(7)之间的距离为四分之一工作频率波长。
3.根据权利要求1所述的一种高选择性的平面滤波八木天线,其特征在于:所述介质板(1)的介电常数为2.55,其损耗角正切为0.0029。
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