一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线制造技术

技术编号:13805379 阅读:48 留言:0更新日期:2016-10-07 20:38
本实用新型专利技术公开了一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线,包括位于底部的金属反射地板、位于中间的馈电贴片、位于顶部的寄生贴片以及第一、第二介质基板,所述第一介质基板的上表面印刷寄生贴片,所述馈电贴片印刷在第二介质基板的上表面,还包括两段正交耦合的馈电线,所述两段馈电线印刷在第二介质基板的下表面。本实用新型专利技术的馈电结构可以在天线的通带低频段产生一个零点,同时所设计的寄生贴片在通带高频段产生一个零点,两个零点为天线提供了很好的带通滤波和频率选择性效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线移动通信领域,具体涉及一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线
技术介绍
随着移动通信的发展,在2G/3G/4G这样的多频多制式的通信系统中,多频天线的研究设计以及应用成为必然。另外,双极化是基站天线系统中的重要性能要求。因此多频双极化天线阵列将拥有大量的需求。在双频阵列设计当中,通常是将不同频段的两列阵列分别放置来实现双频性能,这样设计的话,两个频段之间的耦合是一个重要的问题,特别是当两个工作频段比较接近的时候,耦合影响会更大。尽管增加两个子阵列之间的间距可以解决耦合度的问题,但是这样的话整个阵列的尺寸会变得很大。如果子阵列的方向图具有一定的带外抑制效果的话,两个子阵列之间的互耦将会大大减少,也就是说具有滤波特性的天线阵元设计具有重要的意义。最近,有很多关于滤波天线的工作被展开。在这些滤波天线的设计当中,最常用的一种方法是将天线与滤波电路直接级联。这种方法是将滤波器的最后一节谐振器用天线辐射体代替,这样的话需要额外的阻抗变换器或者优化谐振器与天线之间的阻抗特性来实现匹配。有很多性能很好的这类滤波天线被提出来,但是这种多谐振器的方式会带来更大尺寸和一定的插入损耗。为了减小这类滤波天线的尺寸,有些学者用缺陷地的方法和在辐射体下方加入谐振器形成3D结构的方法来实现小型化。另外也有学者融合滤波功分器和差分滤波电路在天线的馈电网络中来实现阵列小型化。在以上的滤波天线设计中,天线的滤波性能都是通过将滤波电路融合到天线的馈电网络中得到的,因此,由额外的滤波电路带来的插入损耗不可避免,这将直接影响天线的增益和辐射效率。为了解决这个问题,一种印刷的定向环形滤波天线通过加载一个环形微带线实现了滤波性能,另一种寄生贴片滤波天线通过插入三个短路探针和一个U型缝隙而得到良好的滤波性能。由于没有额外的滤波电路,这两种天线的增益性能没有受到影响。但是这两种滤波天线都是单极化的,并且它们的结构无法扩展为一个双极化的滤波天线。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足,本技术提供一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线。本天线无需外加损耗电路就实现了带通滤波特性,通带边缘陡峭,边带抑制明显,具有良好的频率选择性,在通带内有良好的平坦增益,并且该天线可以实现双极化,具有良好的极化隔离度和交叉极化比,满足基站天线的基本要求。本技术如下技术方案:一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线,包括位于底部的金属反射地板、位于中间的馈电贴片、位于顶部的寄生贴片以及第一、第二介质基板,所述第一介质基板的上表面印刷寄生贴片,所述馈电贴片印刷在第二介质基板的上表面,还包括两段正交耦合的馈电线,所述两段馈电线印刷在第二介质基板的下表面。所述两段正交耦合的馈电线具体为第一馈电线及第二馈电线,所述两段馈电线均为H型。所述第二馈电线为H型,其H型的两条竖线印刷在第二介质基板的下表面,所述H型的中间横线印刷在第二介质基板的上表面,且与H型的两条竖线连接。所述第一、第二馈电线由SMA接头的内芯直接馈电。所述第一及第二馈电线的等效长度为增益曲线上低频辐射零点对应波长的二分之一。还包括环形缝隙,所述环形缝隙嵌入在馈电贴片内,并关于馈电贴片中心点对称,所述第二馈电线的中间横线位于环形缝隙内。所述第二介质基板与金属反射地板距离为1mm。所述第一及第二馈电线均为阶跃阻抗线的形式。第一馈电线和第二馈电线在天线的通带低频部分实现一个辐射零点,寄生贴片在天线的通带高频部分实现另一个辐射零点。本技术的有益效果:(1)无需额外的滤波电路,天线自身集成滤波特性和辐射特性,解决了传统级联型的滤波天线带来的插入损耗与额外尺寸的问题;(2)天线通带内增益高,定向辐射性能好,方向图稳定,天线通带外边缘陡峭,带外抑制效果明显,具有良好的频率选择特性;(3)天线中使用的新型H型馈电线馈电方式解决了滤波天线中单极化的问题,成功实现了双极化,并且在保证体积小和辐射性能良好的情况下实现了高的极化隔离度和低的交叉极化;(4)天线具有带通滤波特性:通带高频和低频的辐射零点都可以通过分别调节寄生贴片和H型馈电线的尺寸来控制;(5)整个天线被设计成对称结构,以及两段H型馈电线距离地板的间距只有1mm,使天线能够实现很低的交叉极化;(6)馈电贴片和两段H型馈电线分别印刷在第二介质板的上下面,大大减少了天线的尺寸和加工难度。附图说明图1是本技术实施例中一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线的结构示意图;图2(a)是图1中实施例的侧视图;图2(b)是图1中寄生贴片的俯视图;图2(c)是图1中馈电贴片的俯视图;图2(d)是图1中馈电网络的俯视图;图3是本技术实施例的增益仿真示意图;图4是本技术实施例的等效二端口网络;图5是本技术实施例等效电路在三种不同的长度Lm1下的传输系数仿真结果图;图6(a)是本技术实施例中直接馈电的天线结构图;图6(b)是本技术实施例中耦合馈电的天线结构图;图7是本技术实施例在图6(a)及图6(b)两种不同馈电结构下的增益结果对比图;图8是本技术实施例在有无寄生贴片情况下的增益仿真结果对比图;图9(a)是本技术实施例中第一端口的反射系数S11和增益曲线图;图9(b)是本技术实施例中第二端口的反射系数S11和增益曲线图;图10是本技术实施例中两个端口之间的隔离度;图11(a)及图11(b)分别是本技术实施例中第一端口在2.49GHz频点下的E面及H面仿真与测试辐射方向图;图11(c)及图11(d)分别是本技术实施例中第一端口在2.69GHz频点下的E面及H面的仿真与测试辐射方向图;图12(a)及图12(b)是本技术实施例中第二端口在2.49GHz频点下的E面及H面的仿真与测试辐射方向图;图12(c)及图12(d)是本技术实施例中第二端口在2.69GHz频点下的E面及H面的仿真与测试辐射方向图;图13(a)是本技术实施例中馈电线与地板之间的距离h2在不同参数值时的反射系数对比图;图13(b)是本技术实施例中馈电线与地板之间的距离h2在不同参数值时的增益曲线对比图;图13(c)是本技术实施例中馈电线与地板之间的距离h2在不同参数值时的端口隔离度对比图;图14(a)是本技术实施例中第一H型馈电线中间部分线宽w2在不同参数值时的反射系数对比图;图14(b)是本技术实施例中第一H型馈电线中间部分线宽w2在不同参数值时的增益曲线对比图;图14(c)是本技术实施例中第一H型馈电线中间部分线宽w2在不同参数值时的隔离度对比图;图15(a)是本技术实施例中环形缝隙宽度s在不同参数值时的反射系数对比图;图15(b)是本技术实施例中环形缝隙宽度s在不同参数值时的增益曲线对比图;图16是本技术实施例中在不同带宽下的反射系数和隔离度对比图。具体实施方式下面结合实施例及附图,对本技术作进一步地详细说明,但本技术的实施方式不限于此。实施例图1及图2(a)-图2(d)所示,一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线,无需外加的滤波电路,具有带通滤波响应,包括底部的金属反射地板1,中间的馈电贴片2,顶部的寄生贴片3以及两条正交的H型馈电线4、5。所述寄本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线,包括位于底部的金属反射地板、位于中间的馈电贴片、位于顶部的寄生贴片以及第一、第二介质基板,所述第一介质基板的上表面印刷寄生贴片,所述馈电贴片印刷在第二介质基板的上表面,其特征在于,还包括两条正交耦合的馈电线,所述两条正交耦合的馈电线印刷在第二介质基板的下表面。

【技术特征摘要】
1.一种具有高选择性和低交叉极化的双极化滤波天线,包括位于底部的金属反射地板、位于中间的馈电贴片、位于顶部的寄生贴片以及第一、第二介质基板,所述第一介质基板的上表面印刷寄生贴片,所述馈电贴片印刷在第二介质基板的上表面,其特征在于,还包括两条正交耦合的馈电线,所述两条正交耦合的馈电线印刷在第二介质基板的下表面。2.根据权利要求1所述的双极化滤波天线,其特征在于,所述两条正交耦合的馈电线具体为第一馈电线及第二馈电线,所述两条馈电线均为H型。3.根据权利要求2所述的双极化滤波天线,其特征在于,所述第二馈电线为H型,其H型的两条竖线印刷在第二介质基板的下表面,所述H型的中间横线印刷在第二介质基板的上表...

【专利技术属性】
技术研发人员:章秀银段文潘咏梅
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:新型
国别省市:广东;44

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