CN114122666A

CN114122666A - 超宽带双极化滤波天线

Info

Publication number: CN114122666A
Application number: CN202111372288.1A
Authority: CN
Inventors: 邓遥林; 刘正贵
Original assignee: CICT Mobile Communication Technology Co Ltd
Current assignee: CICT Mobile Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2022-03-01

Abstract

本发明提供一种超宽带双极化滤波天线，包括：辐射体、馈电巴伦、谐振器和反射板；所述辐射体通过所述馈电巴伦设在所述反射板的上方，所述辐射体包括辐射介质基板，所述辐射介质基板上设有两对辐射臂，两对所述辐射臂呈±45°的极化正交设置，所述谐振器设于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧。谐振器上耦合有电流，在通带外，谐振器上的耦合电流方向与辐射体上电流方向相反，从而导致辐射为零，在通带内，谐振器上的耦合电流方向与辐射体上电流方向相同，从而提高了天线的辐射性能，通过调整谐振器的长度可产生和控制辐射零点，也就是说，在辐射体的下方引入谐振器，提高了带外抑制。

Description

超宽带双极化滤波天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种超宽带双极化滤波天线。

背景技术

为了节省天面资源，多频段天线已经成为无线通信领域的一个重要的研究方向。多频带天线通常是由工作在不同频带的子天线组成，多频带天线中的各个子天线被放置在一个有限的空间内，不同子天线之间会存在强烈的交叉频带散射干扰，这将严重恶化多频带天线的性能，具体表现为不同频带子天线之间的端口隔离度恶化、天线的辐射方向图畸变等，滤波天线通常是一个很好的解决干扰的办法。

目前仅存在少数双极化滤波天线，例如，通过简单改变馈电巴伦结构，在带外引入了三个辐射零点，又如通过引入复杂的滤波枝节，从而降低了低频子天线对高频子天线的散射干扰，然而，这些双极化滤波天线都存在工作带宽窄，交叉极化比低的问题。

发明内容

本发明提供一种超宽带双极化滤波天线，用以解决现有技术中双极化滤波天线工作带宽窄和交叉极化比低的问题。

本发明提供一种超宽带双极化滤波天线，包括：辐射体、馈电巴伦、谐振器和反射板；

所述辐射体通过所述馈电巴伦设在所述反射板的上方，所述辐射体包括辐射介质基板，所述辐射介质基板上设有两对辐射臂，两对所述辐射臂呈±45°的极化正交设置，所述谐振器设于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，四个所述辐射臂均包括第一辐射贴片和第二辐射贴片；

所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片均为环形结构件，所述第一辐射贴片设有缝隙，所述第二辐射贴片朝向背离第二辐射贴片的中心的方向延伸形成有延伸部；所述第一辐射贴片环绕所述第二辐射贴片布设，且所述延伸部位于所述缝隙内。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片均位于所述辐射介质基板背离所述反射板的一侧。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述第一辐射贴片位于所述辐射介质基板背离所述反射板的一侧，所述第二辐射贴片位于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述谐振器悬挂于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧，所述谐振器与所述辐射介质基板之间的距离为1～3mm。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述辐射体还包括短路枝节，相邻的两个所述第一辐射贴片之间连接有所述短路枝节。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述缝隙的延伸方向与所述辐射介质基板的对角线方向相同。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述馈电巴伦包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦；

所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦相互正交，所述第一馈电巴伦对一对+45度极化的所述辐射臂馈电，所述第二馈电巴伦对另一对-45度极化的所述辐射臂馈电。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述谐振器为方环谐振器、圆环谐振器或椭圆环谐振器。

根据本发明提供的一种超宽带双极化滤波天线，所述谐振器的长度为抑制频点的1/2波长。

本发明提供的超宽带双极化滤波天线，谐振器上耦合有电流，在通带外，谐振器上的耦合电流方向与辐射体上电流方向相反，从而导致辐射为零，在通带内，谐振器上的耦合电流方向与辐射体上电流方向相同，从而提高了天线的辐射性能，通过调整谐振器的长度可产生和控制辐射零点，也就是说，在辐射体的下方引入谐振器，提高了带外抑制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的超宽带双极化滤波天线的结构示意图之一；

图2是本发明提供的辐射体的结构示意图之一；

图3是本发明提供的辐射体的结构示意图之二；

图4是本发明提供的超宽带双极化滤波天线的结构示意图之二；

图5是本发明提供的辐射体的结构示意图之三；

图6是本发明提供的辐射体的结构示意图之四；

图7是本发明提供的谐振器的结构示意图；

图8是本发明提供的馈电巴伦的结构示意图之一；

图9是本发明提供的馈电巴伦的结构示意图之二；

图10是本发明提供的馈电巴伦的结构示意图之三；

图11是本发明提供的馈电巴伦的结构示意图之四；

图12是本发明提供的超宽带双极化滤波天线的增益零点与谐振器长度关系的增益-频率曲线图；

图13是本发明提供的超宽带双极化滤波天线的VSWR曲线图；

图14是本发明提供的超宽带双极化滤波天线的隔离度曲线图；

图15是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在1690MHz的辐射方向图之一；

图16是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在1690MHz的辐射方向图之二；

图17是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在2190MHz的辐射方向图之一；

图18是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在2190MHz的辐射方向图之二；

图19是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在2690MHz的辐射方向图之一；

图20是本发明提供的超宽带双极化滤波天线在2690MHz的辐射方向图之二；

附图标记：

1：辐射体； 11：第一辐射贴片； 12：第二辐射贴片；

13：缝隙； 14：短路枝节； 15：辐射介质基板；

2：谐振器； 3：馈电巴伦； 31：第一馈电巴伦；

311：长线槽； 312：第一地面； 313：第一馈线；

32：第二馈电巴伦； 321：短线槽； 322：第二地面；

323：第二馈线； 4：反射板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图20描述本发明的超宽带双极化滤波天线。

本发明实施例的超宽带双极化滤波天线，包括：辐射体1、馈电巴伦3、谐振器2和反射板4。

辐射体1通过馈电巴伦3设在反射板4的上方，辐射体1包括辐射介质基板15，辐射介质基板15上设有两对辐射臂，两对辐射臂呈±45°的极化正交设置。也就是说，一对辐射臂呈正45°的极化正交设置，另一对辐射臂呈负45°的极化正交设置。

谐振器2设于辐射介质基板15朝向反射板4的一侧，也就是说，谐振器2位于辐射介质基板15和反射板4之间。

在本发明实施例中，谐振器2上耦合有电流，在通带外，谐振器2上的耦合电流方向与辐射体1上电流方向相反，从而导致辐射为零，在通带内，谐振器2上的耦合电流方向与辐射体1上电流方向相同，从而提高了天线的辐射性能，通过调整谐振器2的长度可产生和控制辐射零点，也就是说，在辐射体1的下方引入谐振器2，提高了带外抑制。

在可选的实施例中，四个辐射臂均包括第一辐射贴片11和第二辐射贴片12。

第一辐射贴片11和第二辐射贴片12均为环形结构件，第一辐射贴片11设有缝隙13，也就是说，第一辐射贴片11从缝隙13处断开。缝隙13的延伸方向与辐射介质基板15的对角线方向相同。

例如，呈正45°的极化正交设置的一对辐射臂的两个第一辐射贴片11的两个开口方向相背设置。在辐射介质基板15为矩形结构件的情况下，两个第一辐射贴片11的两个开口方向分别朝向两个直角。

第二辐射贴片12朝向背离第二辐射贴片12的中心的方向延伸形成有延伸部；第一辐射贴片11环绕第二辐射贴片12布设，且延伸部位于缝隙13内。

需要说明的是，第一辐射贴片11和第二辐射贴片12通过缝隙13耦合，通过调节缝隙13的宽度和长度可以改变电流分布，扩展天线带宽，缝隙13沿着对角线方向布设，抑制了天线辐射贴片中部电流，提高了天线端口隔离度。

在可选的实施例中，辐射体1还包括短路枝节14，相邻的两个第一辐射贴片11之间连接有短路枝节14。

需要说明的是，短路枝节14能够将辐射贴片上的电流引导为水平或垂直方向，减少了交叉极化方向上的电流，从而降低了天线的交叉极化分量。

在可选的实施例中，如图8、图9、图10以及图11所示，馈电巴伦3包括第一馈电巴伦31和第二馈电巴伦32。

第一馈电巴伦31和第二馈电巴伦32相互正交，第一馈电巴伦31对一对+45度极化的辐射臂馈电，第二馈电巴伦32对另一对-45度极化的辐射臂馈电。

其中，辐射介质基板15的形状为正方形，在其两个对角线上均设置有第一矩形缝隙和第二矩形缝隙，用于安装两个馈电巴伦。

第一馈电巴伦包含第一介质板，印制在该第一介质板上表面的第一馈线313和下表面的两个第一地面312。第一馈线313采用三段渐变微带线结构，并与第一介质板下表面的两个第一地面312配合，实现电流的不平衡到平衡的转换，实现宽带阻抗匹配，第一介质板的顶端设置有两个背面有金属覆层的矩形凸起，用于与辐射介质基板15上的第一矩形缝隙和第二矩形缝隙配合，并与呈正45°的极化正交设置的一对辐射臂的两个第一辐射贴片11焊接，第一介质板的底端也设置有两个背面有金属覆层的矩形凸起，用于与反射板4上的矩形缝隙配合；矩形凸起的位置以能保证结构稳定为宜，该矩形凸起长度一般选取3～8mm，高度一般选取2～5mm；第一介质板纵向中轴线上设置有一个长线槽311，长线槽311的长度不能超过上表面第一馈线313的高度。

第二馈电巴伦32包含第二介质板，印制在该第二介质板上表面的第二馈线323和下表面的两个第二地面322，第二馈电巴伦32的宽度和高度与第一馈电巴伦31相等，第二馈线323采用两段渐变微带线结构，并与第二介质板下表面的两个第二地面322配合，实现电流的不平衡到平衡的转换，实现宽带阻抗匹配，第二介质板顶端设置有两个背面有金属覆层的矩形凸起，用于与辐射介质基板15上的第一矩形缝隙和第二矩形缝隙配合，并与呈负45°的极化正交设置的一对辐射臂的两个第一辐射贴片11焊接，第二介质板的底端也设置有两个背面有金属覆层的矩形凸起，用于与反射板4上的矩形缝隙配合，矩形凸起的位置以能保证结构稳定为宜，该矩形凸起长度一般选取3～8mm，高度一般选取2～5mm；第二介质板纵向中轴线上设置有一个短线槽321，短线槽321的长度不能超过上表面的第二馈线323的高度，长线槽311和短线槽321的长度相加应为第一馈电巴伦31或第二馈电巴伦32的高度，长线槽311和短线槽321的宽度一般选取0.8～1mm，便于将第一介质板与第二介质板便于卡在一起，并保持同等高度的情况下相互正交。

在可选的实施例中，如图1、图2和图3所示，第一辐射贴片11和第二辐射贴片12均位于辐射介质基板15背离反射板4的一侧。

需要说明的是，谐振器2印刷在辐射介质基板15的下表面。

如图13所示，天线在1690-2690MHz频段内VSWR<1.4，带宽达到45.7％。

如图14所示，天线在1690-2690MHz频段内隔离度大于34dB。

如图15、图16、图17、图18、图19以及图20所示，可以看出，天线的轴向交叉极化比大于33dB，±60°内交叉极化比大于13dB。

在可选的实施例中，如图4、图5、图6和图7所示，第一辐射贴片11位于辐射介质基板15背离反射板4的一侧，第二辐射贴片12位于辐射介质基板15朝向反射板4的一侧。

其中，辐射介质基板15的厚度可以为0.8mm。

需要说明的是，谐振器2悬挂于辐射介质基板15朝向反射板4的一侧，谐振器2与辐射介质基板15之间的距离为1～3mm。

例如，谐振器2为钣金件，通过塑料支撑件固定在辐射介质基板15下方。

在可选的实施例中，谐振器2为方环谐振器、圆环谐振器或椭圆环谐振器。

需要说明的是，谐振器2的长度为抑制频点的1/2波长。

图12给出了增益零点与谐振器2的长度之间的关系，可见，通过调整谐振器2的长度可以控制辐射零点，当谐振器2的周长为160mm时，辐射零频率为800MHz，带外抑制达到15.5dB。

本发明实施例的超宽带双极化滤波天线，能够支持1690～2690MHz频段，带内端口隔离度好，交叉极化比高，带外抑制好，而且结构简单，易于实现。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种超宽带双极化滤波天线，其特征在于，包括：辐射体、馈电巴伦、谐振器和反射板；

2.根据权利要求1所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，四个所述辐射臂均包括第一辐射贴片和第二辐射贴片；

3.根据权利要求2所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片均位于所述辐射介质基板背离所述反射板的一侧。

4.根据权利要求2所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述第一辐射贴片位于所述辐射介质基板背离所述反射板的一侧，所述第二辐射贴片位于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧。

5.根据权利要求4所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述谐振器悬挂于所述辐射介质基板朝向所述反射板的一侧，所述谐振器与所述辐射介质基板之间的距离为1～3mm。

6.根据权利要求2所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述辐射体还包括短路枝节，相邻的两个所述第一辐射贴片之间连接有所述短路枝节。

7.根据权利要求2所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述缝隙的延伸方向与所述辐射介质基板的对角线方向相同。

8.根据权利要求1所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述馈电巴伦包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦；

9.根据权利要求1所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述谐振器为方环谐振器、圆环谐振器或椭圆环谐振器。

10.根据权利要求1所述的超宽带双极化滤波天线，其特征在于，所述谐振器的长度为抑制频点的1/2波长。