CN219834104U - 一种具有大电长度的滤波电路及天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有大电长度的滤波电路及天线，包括工作在不同频段的第一电路和第二电路，所述第一电路会对所述第二电路造成干扰；滤波电路，所述滤波电路与所述第一电路耦合，且所述滤波电路的电长度大于所述第一电路的电长度；由于滤波电路的电长度远大于第一电路的电长度，当电流到达第一电路并产生感应电流的时候，感应电流会被耦合至滤波电路上，并且被它滤除，于是就不会干扰到第二电路了。

Description

一种具有大电长度的滤波电路及天线

技术领域

本实用新型涉及滤波技术领域，特别是一种具有大电长度的滤波电路及天线。

背景技术

当基站天线做多频设计时，常见的低频段有617～894MHz、698～960MHz频段，常见的高频段有1.4～1.7GHz、2.3～3.8GHz频段，工作于低频段的辐射单元和高频段的辐射单元之间出现互耦现象，导致同时工作时谐波部分重叠，产生的辐射打到低频辐射单元上，辐射臂感应到电流，表面电流对低频辐射臂造成能量损耗，高频辐射出的信号，造成能量耦合，隔离度恶化，随着低频的遮挡使得自身的方向图变形，主辐射方向偏移。为解决上述问题，需要采用滤波技术，在现有的高阶滤波单元中，一般加载微带线开路支节或探针导电接地，滤除非工作频段的波长。但现有高阶滤波单元主要存在两个问题：1、对搭载高阶滤波单元的原有天线电路产生影响，使其阻抗带宽减小和或辐射增益降低；2、当高阶滤波单元滤除越宽频带的外来电波时，高阶滤波单元对原有天线电路产生的影响越大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种在不干扰原有电路工作的基础上，对外来的、工作在其他频段上的电流进行滤波的具有大电长度的滤波电路。

根据本实用新型第一方面实施例的具有大电长度的滤波电路，包括：工作在不同频段的第一电路和第二电路，所述第一电路会对所述第二电路造成干扰；滤波电路，所述滤波电路与所述第一电路耦合，且所述滤波电路的电长度大于所述第一电路的电长度。

根据本实用新型的一些实施例，包括第一介质基板，所述滤波电路和所述第一电路设置在所述第一介质基板上，便于滤波电路与第一电路之间的耦合。

根据本实用新型的一些实施例，包括第二介质基板和第三介质基板，所述滤波电路设置在所述第二介质基板上，所述第一电路设置在所述第三介质基板上，所述第二介质基板与所述第三介质基板可拆卸连接；通过第二介质基板的厚度控制滤波电路与第一电路之间的电容值，进而调节其滤波效果，并且可拆卸连接便于安装。

根据本实用新型的一些实施例，所述滤波电路分布在所述第一电路的内侧；保持原有电路的结构不变，在有限空间内分布拓宽带宽、与原有电路相耦合的、且带有滤波功能的滤波电路。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，所述滤波电路位于辐射臂的内侧且在±45°方向上关于所述辐射臂中轴线呈对称分布，通过调节滤波电路的电长度，可以保证第二电路在自身工作频段内正常工作的同时实现对第二电路耦合到第一电路上的耦合电流的滤波。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二电路包括工作在不同频段的第一单元和第二单元，所述第一单元和所述第二单元分布在所述第一电路的不同侧；所述第一电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，所述滤波电路位于辐射臂的内侧且在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈非对称分布；靠近所述第一单元的所述滤波电路所对应的滤波带宽位于所述第一单元的频段，靠近所述第二单元的所述滤波电路所对应的滤波带宽位于所述第二单元的频段；可以在保证第二电路在自身工作频段内正常工作的同时，滤除第一单元和第二单元发射过来的电波；即将该滤波电路在第一电路上呈非对称分布时，可以同时滤除两种不同工作频段的第二电路耦合到第一电路上的耦合电流。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构；所述第一电路采用双极化半波压铸振子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，且所述第一电路的辐射臂为双层耦合结构，所述滤波电路延伸到所述双层耦合结构中以与所述第一电路的辐射臂耦合，对所述第二电路耦合到第一电路的耦合电流进行滤波，保证第二电路的工作状态。

根据本实用新型的一些实施例，包括连接结构，所述第一电路的辐射臂上设有通孔，所述连接结构通过所述通孔与所述滤波电路连接，通过调整所述连接结构的长短来调节所述滤波电路与所述第一电路的辐射臂之间的缝隙距离，进而调整耦合滤波电路与辐射臂之间的耦合量。

根据本实用新型的一些实施例，所述滤波电路为金属导条。

根据本实用新型实施例的具有大电长度的滤波电路，至少具有如下有益效果：第一电路与第二电路之间的最小直线距离小于第二电路的1个工作波长时，第二电路的电流耦合至第一电路使得第一电路产生感应电流，并反馈一个电场回到第二电路上，进而干扰了第二电路的原本工作状态；当滤波电路与第一电路耦合之后，并且由于滤波电路的电长度远大于第一电路的电长度，当电流到达第一电路并产生感应电流的时候，感应电流会被耦合至滤波电路上，并且被它滤除，于是就不会干扰到第二电路了。

根据本实用新型第二方面实施例的一种天线，包括如上任一项所述的具有大电长度的滤波电路。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明；

图1是滤波电路的电路示意图；

图2是实施例1中辐射单元10与滤波电路耦合的拓扑结构图；

图3是图2的立体结构图；

图4是实施例1中辐射单元10与辐射单元20的阵列拓扑结构图；

图5是实施例1中辐射单元10与辐射单元20的阵列拓扑结构图；

图6是实施例1辐射单元10与辐射单元20的另一阵列拓扑结构图；

图7是实施例2中辐射单元10与辐射单元20的阵列拓扑结构图；

图8是实施例3中辐射单元10与辐射单元20的阵列拓扑结构图；

图9是图8的截面结构图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1至图9，本实用新型一种具有大电长度的滤波电路，包括滤波电路30、工作在不同频段的第一电路和第二电路，其中，第一电路与第二电路的最小直线距离小于1个工作波长，第一电路会对第二电路造成干扰；滤波电路30包括耦合滤波电路和高阶滤波电路，耦合滤波电路与第一电路耦合，且滤波电路30的电长度远大于第一电路的电长度，通过耦合滤波电路对第二电路耦合至第一电路上的电流进行滤除；该滤波电路30可以适用于不同类型的天线振子、馈电网络、隔离条等有源、无源电路中，对外来干扰进行滤波。

高阶滤波电路包括多个尺寸不一的带阻高阶滤波单元，带阻高阶滤波单元通过开路支节、交指型高阶滤波单元、四分之一波长耦合支节方式设计而成，增大了电长度。

本实用新型的原理是：由于第一电路与第二电路之间的最小直线距离小于1个工作波长，则第二电路的电流耦合至第一电路使得第一电路产生感应电流，并反馈一个电场回到第二电路上，进而干扰了第二电路的原本工作状态；当滤波电路30中的耦合滤波电路与第一电路耦合之后，并且由于高阶滤波电路延长了电长度，使得滤波电路30的电长度远大于第一电路的电长度，当电流到达第一电路并产生感应电流的时候，感应电流会被耦合至耦合滤波电路上，并且被它滤除，于是就不会干扰到第二电路了，并且该滤波电路30中的高阶滤波单元使得滤波带宽是常规滤波电路带宽的2～3倍。

如图1所示，为了增大滤波电路30的电长度，滤波电路30的首尾两端之间的电路通过弯折形成多个折弯，使得滤波电路30的电长度远大于第一电路的电长度。

在某些实施例中，如图2所示，包括第一介质基板40，滤波电路30和第一电路设置在所述第一介质基板40上，便于滤波电路30与第一电路之间的耦合。

在某些实施例中，如图2所示，滤波电路30分布在第一电路的内侧；保持原有电路的结构不变，在有限空间内分布拓宽带宽、与原有电路相耦合的、且带有滤波功能的滤波电路30。

在某些实施例中，如图8和图9所示，包括第二介质基板和第三介质基板，滤波电路30设置在第二介质基板上，第一电路设置在第三介质基板上，第二介质基板与第三介质基板可拆卸连接；可以在第三介质基板附近，通过铆钉、塑料件、热熔枪、卡扣等方式，固定一块由同种材料或不同材料组成的第二介质基板，通过上述固定方式实现该滤波电路30与原有电路之间固定的耦合关系。第二介质基板上搭载的滤波电路30的电路，可以是通过弯折金属条形成，也可以通过在PCB板上覆着滤波电路形成。并且通过第二介质基板的厚度控制滤波电路30与第一电路之间的电容值，进而调节其滤波效果，并且可拆卸连接便于安装滤波电路30。

本实用新型可应用于天线上，在不影响辐射单元的电压驻波比和方向图的情况下对其他频段的波长进行滤除，保证辐射单元的稳定性和一致性。以下共有6种关于天线的辐射单元的拓扑图和3个将滤波电路30应用到辐射单元中的具体实施例，其中在实施例1中包含图2至图6中的拓扑图，实施例2中包含图7的拓扑图，实施例3中包含图8和图9的拓扑图。

实施例1：如图2和图3所示，滤波电路30搭载于天线辐射部件的原有电路上形成新的电路结构，辐射单元10主要包括巴伦匹配电路和辐射部件；巴伦匹配电路包括巴伦111和巴伦112；辐射部件包括辐射臂121和辐射臂122，辐射臂121和122呈+45°和或-45°正交放置用于发射和接受信号，辐射臂间隔有滤波电路30；滤波电路30由若干数量带状线串接连接组成，并与上述辐射单元10形成耦合关系。

其中第一电路为工作在698～960MHz的辐射单元10，第二电路为工作在1.7～2.7GHz的辐射单元20，辐射单元20放置在辐射单元10的下方附近，其中心点与辐射单元10中心点之间的直线距离小于辐射单元20所工作频带的中心频点的1/2波长。当阵列在1.7～2.7GHz工作时，辐射单元20发出的部分电场矢量会打在辐射单元10上，形成感应电流，进而形成散射，导致阵列的方向图、参数均受到不同程度的影响。辐射单元10的辐射臂的电长度为四分之一波长，滤波电路30与第一介质基板40上表面层的辐射臂共面；滤波电路30位于辐射臂的内侧位，在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈对称分布；该滤波电路30用于阵列中对辐射单元20产生的电磁波滤波，其关于辐射单元10对称分布的拓扑结构能够保证天线辐射单元的方向图稳定性，原有电路辐射单元20自身的工作频段不受滤波电路30的影响。

图4中的阵列，由n个698～960MHz的辐射单元10和4n个1.4～2.7GHz的辐射单元20组成。每个辐射单元10均含有两个端口，分别控制辐射单元10的正/负极化。辐射单元10和辐射单元20被组装在同一反射板上，为了紧凑的结构排序，辐射单元20被均匀的放置在辐射单元10的斜下方，与辐射单元10在径向与轴向上均相隔一定距离。从图4中可以看出，辐射单元10和辐射单元20在俯视视角上存在一定面积的相交，这就使得它们工作时会有辐射干扰。经过仿真和实测的结果证明，通过调节辐射单元10上滤波电路30的电长度，能在保证该阵列在698～960MHz正常工作的前提下，对1.4～2.7GHz工作频段的方向图进行调节。

滤波电路30由若干数量带状线串接连接组成，并与辐射臂形成耦合关系，带状线的尺寸大小不同，带状线的形状可以是矩形，也可以是弧度不等的弧形。该滤波电路30不仅可以作为电路的一部分，也可以独立出来变成贴片，作为部件直接覆在需要滤除的辐射单元10上方。

在某些实施例中，滤波电路30通过覆铜的形式附着在搭载辐射单元10的第一介质基板40上。由于辐射单元10在617～894MHz工作时，电流不会明显流向滤波电路30，因此辐射单元10在617～894MHz频段正常定向辐射，所铺设的滤波电路30不会对617～894MHz频段产生干扰。其次由于滤波电路3030的电长度是根据在高频工作的辐射单元20决定的，因此该滤波电路30工作在1.4～1.7GHz的工作频段，为了使其满足该频段的四分之一波长，保证在不影响辐射臂工作的情况下，排除该频段电磁波的干扰。

如图6所示，阵列由2n个工作在617～894MHz的辐射单元10和12n个工作在2.3～3.8GHz的辐射单元20组成，辐射单元10采用双极化半波阵子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，辐射臂相应的电长度为四分之一波长，滤波电路30与介质基板上表面层辐射臂共面；滤波电路30位于辐射臂的内侧位，在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈对称分布；该滤波电路30用于阵列中对辐射单元20产生的电磁波干扰，其关于辐射单元10对称分布的拓扑结构能够保证天线辐射单元的方向图稳定性。通过调整滤波电路30，使其对应的滤波带宽位于2.3GHz～3.8GHz，再利用耦合技术与辐射臂连接，可以在保证辐射单元10在自身工作频段内正常工作的同时，滤除辐射单元20发射过来的电波。经过仿真和实测的结果证明，该滤波效果并不会受到该阵列拓扑方式和单元数量的影响。

当改变或不改变辐射单元10的结构和工作频段时，在保持辐射单元10正常工作的情况下，通过对滤波电路30尺寸的调节，能够滤除不同辐射单元20的电磁波干扰。

实施例2：如图7所示，该阵列是一种FDD+TDD阵列，它由2n个工作在698～960MHz的辐射单元10、8n个工作在1.4～2.7GHz的辐射单元21、9n个工作在2.3～3.8GHz的辐射单元22组成，其中辐射单元10为第一电路，辐射单元21为第二电路中的第一单元，辐射单元22为第二电路中的第二单元。辐射单元10与辐射单元21所组成的阵列区域为FDD阵列区域，辐射单元22所组成的MIMO阵列区域为TDD阵列区域。辐射单元10采用双极化半波阵子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，辐射臂相应的电长度为四分之一波长，滤波电路30与介质基板上表面层辐射臂共面；滤波电路30位于辐射臂的内侧位，在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈非对称分布；该滤波电路30用于阵列中对辐射单元21和辐射单元22产生的电磁波干扰，通过调整滤波电路30，使得该辐射单元10上靠近辐射单元21一侧的两个辐射臂上滤波电路30所对应的滤波带宽位于1.4～2.7GHz，靠近辐射单元22一侧的两个辐射臂上滤波电路30所对应的滤波带宽位于2.3GHz～3.8GHz；再利用耦合技术与辐射臂连接，适当调整滤波电路30尺寸，可以在保证辐射单元10在自身工作频段内正常工作的同时，滤除辐射单元21和辐射单元22发射过来的电波。经过仿真和实测的结果证明，将该滤波技术在辐射单元上呈非对称分布，可以使该辐射单元同时滤除两种不同工作频段的辐射单元，因此本技术实用新型的滤波电路30是可以根据阵列中的其他辐射单元种类数量而灵活变化的。

实施例3：本实施例是通过耦合高频电路上的电流，滤除低频来波。当图8所示的阵列去掉滤波电路30并在698～960MHz工作时，辐射单元10辐射出的电磁波主要分为两个部分，一部分向阵列波束指向角方向发出，另一部分打在阵列的反射板上；当将要打在反射板上的这一部分电磁波经过辐射单元20时，会产生少量感应电流，它们可能被辐射单元20上的电路吸收，也可能发出不规则的辐射朝阵列外打去；无论哪种情况，都会使得辐射单元10打到反射板上的电波能量减少，最终使得阵列在该频段辐射出去的波束增益降低。为了解决上述的问题，现对上述阵列引入本实施例所述的滤波电路30。如图8和图9所示，该阵列由1个工作在698～960MHz的辐射单元10、4个工作在1.4～2.7GHz的辐射单元20组成。辐射单元10采用双极化半波阵子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，辐射臂相应的电长度为四分之一波长；辐射单元20采用双极化半波压铸振子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，辐射臂相应的电长度为四分之一波长，为双层耦合结构，该双层耦合结构包括辐射臂211和辐射臂212，滤波电路30中的耦合滤波电路位于辐射臂211与辐射臂212之间，对辐射单元10进行滤波。

在某些实施例中，该滤波电路30为铝条结构，辐射臂21上设有通孔，连接结构(比如塑料螺钉)通过通孔与滤波电路30卡接，通过调整连接结构的长短来调节滤波电路30与辐射臂21之间的缝隙距离，进而调整耦合滤波电路与辐射臂之间的耦合量。

由于铝条的电长度远大于辐射单元20的工作波长，且铝条与辐射单元20的辐射臂为耦合连接方式，因此4个辐射单元20之间不会有电流在滤波电路30上流通，从而不会影响辐射单元20之间的隔离度。经过仿真和实测的结果证明，辐射单元20可在1.4～2.7GHz正常工作，辐射单元10在698～960MHz工作的时候，其增益与辐射单元10单独工作时的增益基本一致。该实施例成功的利用宽带耦合滤波电路30，在阵列中滤除工作频段较低的电波，并且保证工作在较高频段的天线保持正常水平。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述优选方式可以自由地组合和叠加。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有大电长度的滤波电路，其特征在于，包括：

工作在不同频段的第一电路和第二电路，所述第一电路会对所述第二电路造成干扰；

滤波电路(30)，所述滤波电路(30)与所述第一电路耦合，且所述滤波电路(30)的电长度大于所述第一电路的电长度。

2.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：

包括第一介质基板(40)，所述滤波电路(30)和所述第一电路设置在所述第一介质基板(40)上。

3.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：

包括第二介质基板和第三介质基板，所述滤波电路(30)设置在所述第二介质基板上，所述第一电路设置在所述第三介质基板上，所述第二介质基板与所述第三介质基板可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：

所述滤波电路(30)分布在所述第一电路的内侧。

5.根据权利要求4所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：所述第一电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，所述滤波电路(30)位于辐射臂的内侧且在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈对称分布，以对所述第二电路进行滤波。

6.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：所述第二电路包括工作在不同频段的第一单元和第二单元，所述第一单元和所述第二单元分布在所述第一电路的不同侧；所述第一电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，所述滤波电路(30)位于辐射臂的内侧且在±45°方向上关于辐射臂中轴线呈非对称分布，以分别对所述第一单元和第二单元进行滤波。

7.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：所述第二电路采用双极化半波振子且其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构；所述第一电路采用双极化半波压铸振子，其两个极化的辐射臂呈±45°方向正交结构，且所述第一电路的辐射臂为双层耦合结构，所述滤波电路(30)延伸到所述双层耦合结构中以与所述第一电路的辐射臂耦合，对所述第二电路进行滤波。

8.根据权利要求7所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：包括连接结构，所述第一电路的辐射臂上设有通孔，所述连接结构通过所述通孔与所述滤波电路(30)连接，通过调整所述连接结构的长短来调节所述滤波电路(30)与所述第一电路的辐射臂之间的缝隙距离。

9.根据权利要求1所述的具有大电长度的滤波电路，其特征在于：所述滤波电路(30)为金属导条。

10.一种天线，其特征在于：包括如权利要求1至8任一项所述的具有大电长度的滤波电路。