无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元及其阵列制造技术

本发明专利技术公开了无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元及其阵列。所述天线单元设置在反射板中间。所述天线包括振子臂，巴伦和两个寄生金属环。所述振子臂上带有微带线枝节，通过所述巴伦连接，并通过所述巴伦进行馈电，所述巴伦上设置有馈线。所述振子臂的上方和下方分别设置有寄生金属环。所述天线单元具有紧凑和简单的结构特点。本发明专利技术在不级联滤波器的情况下，实现了良好的通带外抑制效果并具有良好的频率选择性，避免了滤波器插损。本发明专利技术实现了高极化隔离，同时实现了在宽频带内的稳定方向图。

【技术实现步骤摘要】
无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元及其阵列
本专利技术涉及射频通信领域，尤其涉及一种无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元及其组成天线阵列。
技术介绍
随着通信技术的飞速发展，通信系统的多频基站天线建设中要求不同的子阵列天线工作在不同的频段。但由于不同子阵列天线相距较近，会对工作在相邻的工作频段的天线产生干扰，将会造成严重的耦合进而影响天线的辐射方向图。因此需要天线要实现良好的异频隔离。而采用级联滤波器或者合路器/双工器。这样会造成较大的损耗。滤波天线是一种较好的解决这一问题的方案。具体文献如《Y.Zhang,X.-Y.Zhang,andY.-M.Pan,“Compactsingle-anddual-bandfilteringpatchantennaarraysusingnovelfeedingscheme,”IEEETrans.AntennasPropag.,vol.65,no.8,pp.4057–4066,Aug.2017.》使用特殊结构的馈电线来实现天线的滤波功能，但是难以应用到基站天线的双极化设计上。公开号为CN106410396A的专利技术专利《一种高低频滤波振子交织排列的紧凑型多波束天线阵列》利用贴片天线实现了滤波双极化，但由于贴片天线本身结构的特点，天线的工作带宽并不够宽。公开号为CN205900780U的专利技术专利《一种紧凑型多频基站天线阵列》实现了滤波功能，但该专利技术没有实现双极化并且存在工作带宽也不够宽的问题。因此，提供一种无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元是现有技术中急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元及其天线阵列，克服传统滤波天线插损大，电路结构复杂的缺陷，并且由于宽带特性，带通滤波特性，以及良好的频率选择性和双极化辐射特征使得在多频基站天线应用更加广泛。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元，可以通过采取如下技术方案达到。无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，所述天线单元设置在反射板中间；其包括振子臂，巴伦和两个寄生金属环。所述振子臂上带有开路枝节，所述振子臂印刷在双面PCB电路板上表面，通过巴伦地板连接，并通过所述巴伦进行馈电，所述巴伦上设置有馈线。所述振子臂上方设置有寄生金属环。所述双面PCB电路板下方设置有寄生金属环。优选的，所述双极化天线单元有四个振子臂，所述一相对的两个振子臂构成+45°线极化，而所述另一相对的两个振子臂构成-45°线极化；所述巴伦地板及所述振子臂皆为金属贴片，所述巴伦地板下端与所述反射板相连接，上端与所述振子臂相连接。优选的，所述巴伦馈电线是宽度呈阶梯状变化，下端与同轴线内芯相连接，上端通过水平金属棒与位置相对的开路微带线相连接。巴伦的地与同轴线的外芯相连接优选的，所述振子臂上带有所述开路微带线枝节。可控制高频段的通带边沿的滚降。形状可以为C形微带线，T型。优选的，所述振子臂上方寄生的金属环能产生一个辐射抑制零点，通过调整其长度尺寸以及与振子臂距离可自由控制零点产生的频率位置。优选的，所述所述振子臂下方寄生的金属环印刷在振子臂介质板的背面，能产生一个辐射抑制零点，通过尺寸以及与振子臂距离可自由控制零点产生的频率位置。优选的，所述寄生的金属环为圆环形，十字型，正多边形。一种包含前述无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元的阵列，即为由多个所述无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元组成双频或多频天线阵列，用于减弱不同频段之间的互耦导致方向图畸变的问题。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1.通过添加寄生金属环结构以及天线自身结构的特性，可以实现很好的带通滤波效果以及通带带外抑制效果，通带边沿有陡峭的滚降，同时也实现了天线通带内良好的和稳定的辐射特性。2.可根据实际需要调整振子臂上方和下方的金属寄生环的尺寸以控制两个增益零点产生的频率位置，从而来自由独立改变滤波带通频段。3.具有宽频带，高隔离，良好的频率选择性，辐射方向图稳定的特点。4.结构紧凑，而且可使用PCB加工技术制造低廉；由于没有级联复杂的滤波电路，插损低，并且具有双极化的辐射特性。附图说明图1为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元俯视结构图。图2为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元正面结构图。图3为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的立体分解结构图。图4为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的两个金属寄生环与振子臂相对位置示意图。图5为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的高频通带边沿增益零点与上方寄生金属环尺寸关系的增益-频率仿真结果图。图6为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的低频通带边沿增益零点与下方寄生金属环尺寸关系的增益-频率仿真结果图。图7为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的高频通带边沿滚降与C形开路微带枝节长度关系的增益-频率仿真结果图。图8为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的S参数实际测试结果图。图9为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的一种天线阵列组阵形式。图10为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的一种天线阵列组阵形式。图11为实例中无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元的一种天线阵列组阵形式。图12为本专利技术实施例所提供的滤波天线振子臂和金属寄生环的另一种实施例结构示意图。图13为本专利技术实施例所提供的滤波天线振子臂和金属寄生环的另一种实施例结构示意图。图14为本专利技术实施例所提供的滤波天线振子臂和金属寄生环的另一种实施例结构示意图。图中：1-反射板，2-振子臂介质板(下方金属寄生环介质板)，3-上方金属寄生环介质板，4-上方金属寄生环，5-第一振子臂，6-第二振子臂，7-第三振子臂，8-第四振子臂，9-C形开路枝节，10-巴伦，11-开路微带线，12-巴伦馈电线，13-水平金属棒，14-下方金属寄生环，15-单频天线阵列反射板，16-单频天线阵列振子，17-双频天线阵列反射板，18-双频天线阵列中的低频振子，19-双频天线阵列中的高频振子，20-多频天线阵列反射板，21-多频天线阵列中的工作在低频段的天线单元，22-多频天线阵列中的一个无外加滤波电路的具有高选择性的紧凑型宽带双极化基站滤波天线单元，23-多频天线阵列中的工作在高频段的天线单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1至图4所示，本实施例提供了一个无外加滤波电路的具有高选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，其特征在于，所述天线单元包括带有微带线枝节的振子臂、巴伦以及寄生金属环；通过寄生金属环和微带线枝节拓展带宽并产生辐射抑制零点实现带外辐射的抑制；所述寄生金属环设置在振子臂上方或下方位置。

【技术特征摘要】
1.无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，其特征在于，所述天线单元包括带有微带线枝节的振子臂、巴伦以及寄生金属环；通过寄生金属环和微带线枝节拓展带宽并产生辐射抑制零点实现带外辐射的抑制；所述寄生金属环设置在振子臂上方或下方位置。2.根据权利要求1所述的无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，其特征在于，通过调整所述振子臂上方寄生金属环或振子臂下方寄生金属环的尺寸与振子臂之间距离实现辐射抑制零点独立可控的带通滤波。3.根据权利要求2所述的无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，其特征在于，所述振子臂上方或者下方的金属寄生环为矩形结构、十字型结构、圆形结构或正多边形结构。4.根据权利要求2所述的无外加滤波电路的宽带双极化基站滤波天线单元，其特征在于，所述寄生金属环有两个，所述寄生金属环同时设置在所述振子臂上方和下方，或只单独设置一个寄生金属环在所述振子臂上方，或只单独设置一个寄生金属环在所述振子...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，丁潮锋，张志杰，曹云飞，薛泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44