紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线及通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线及通信设备，所述天线包括从上至下依次设置的辐射体介质基板、巴伦结构和反射介质基板，巴伦结构分别连接辐射体介质基板和反射介质基板；辐射体介质基板的上表面设置有四个平面振子臂和四个滤波结构，四个平面振子臂呈中心对称排布，每个平面振子臂构成电偶极子，四个滤波结构相互对称排布在四个平面振子臂的四周，每个滤波结构位于相邻的两个平面振子臂之间；巴伦结构包括四个巴伦，四个巴伦呈中心对称排布，任意两个相对巴伦的金属地板构成磁偶极子，磁偶极子与电偶极子共同构成磁电偶极子。本发明专利技术相比于现有的方案更紧凑，具有更宽的带宽、低频段带外抑制特性、带内稳定的辐射性能。辐射性能。辐射性能。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线及通信设备


[0001]本专利技术涉及一种紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线及通信设备，属于无线移动通信方面的基站天线研究领域。

技术介绍

[0002]随着移动通信的发展，需要多频共口径天线阵列同时支持多个频段和多种通信制式，如2G、3G、4G和5G。另一方面，基站天线阵列需要双极化。在多频共口径天线阵列中，需要集成工作在不同频段的天线单元在同一辐射口径。然而，不同频段的天线单元之间的异频耦合成为一个重要问题。通过采用滤波单元，利用其有效的带外辐射抑制功能，可以有效减小异频耦合。
[0003]考虑到滤波天线的重要性，许多研究人员基于多种方案对其进行了研究：级联滤波电路；使用从源/负载到谐振器的多个耦合路径；添加寄生元件；使用超表面；使用短路引脚或在辐射器上蚀刻槽；使用混合微带馈电结构，并激发特定的带外抑制模式。
[0004]文献《C.
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Y.Hsieh,C.
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H.Wu and T.
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G.Ma,“A compact dual
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band filtering patch antenna using step impedance resonators”,IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.14,pp.1056
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1059,May 2015.》中，通过级联滤波电路和天线，滤波器的最后一级谐振器被天线辐射体取代。然而，在滤波器和天线之间使用额外的阻抗变换器以及多个谐振器通常占据大面积，并引入额外损耗。文献《C.
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X.Mao,S.Gao,Y.Wang,Q.Luo,and Q.
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X.Chu,“A shared aperture dual
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band dual
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polarized filtering
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antenna
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array with improved frequency response,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.65,no.4,pp.1836
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1844,Apr.2017.》中，通过将滤波器嵌入到贴片的馈电网络中来实现双极化滤波天线，但是，滤波器会引入额外的插入损耗。文献《W.Duan,X.Y.Zhang,Y.M.Pan,J.X.Xu,and Q.Xue,“Dual
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polarized filtering antenna with high selectivity and low cross polarization,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.64,no.10,pp.4188
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4196,Oct.2016.》中，通过层叠贴片和耦合型馈电结构来实现双极化滤波天线，但是，该天线的带宽有限。文献《H.Tang,C.Tong,and J.
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X.Chen,“Differential dual
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polarized filtering dielectric resonator antenna,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.66,no.8,pp.4298
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4302,Aug.2018.》中，双偏振滤波性能是通过在反射器的另一侧集成一对滤波巴伦并激发四叶草形介电谐振器来实现的，但该天线的结构较复杂。因此，实现带宽较宽、低损耗、结构紧凑简单的滤波天线成为一个重要研究点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，该天线相比于现有的方案更紧凑，在较低频段具有很高的带外抑制，在工作频带内具有稳定的辐射模式。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种包含上述紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线的
通信设备。
[0007]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0008]一种紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，包括从上至下依次设置的辐射体介质基板、巴伦结构和反射介质基板，所述巴伦结构分别连接辐射体介质基板和反射介质基板；
[0009]所述辐射体介质基板的上表面设置有四个平面振子臂和四个滤波结构，四个平面振子臂呈中心对称排布，每个平面振子臂构成电偶极子，四个滤波结构相互对称排布在四个平面振子臂的四周，每个滤波结构位于相邻的两个平面振子臂之间，用于实现低频带外抑制；
[0010]所述巴伦结构包括四个巴伦，四个巴伦呈中心对称排布，任意两个相对巴伦的金属地板构成磁偶极子，所述磁偶极子与电偶极子共同构成磁电偶极子。
[0011]进一步的，每个平面振子臂呈五边环形微带结构。
[0012]进一步的，四个平面振子臂之间留有空隙，并通过巴伦结构进行馈电。
[0013]进一步的，每个滤波结构与相邻的两个平面振子臂之间留有空隙，与相邻的两个振子臂同时耦合。
[0014]进一步的，每个滤波结构采用滤波微带线，所述滤波微带线为半波长开口微带弯折线。
[0015]进一步的，所述反射介质基板的上表面和下表面分别设置有一个金属反射面和两个功率分配器，两个功率分配器相互垂直且不相交，每个功率分配器的输出端连接巴伦结构。
[0016]进一步的，两个功率分配器中，一个功率分配器的两个输出端分别为第一输出端和第二输出端，另一个功率分配器的两个输出端分别为第三输出端和第四输出端；
[0017]所述第一输出端分为两部分，第一输出端的两部分通过空气桥相连，所述第三输出端位于空气桥的下方，所述第二输出端与第四输出端相隔一段距离。
[0018]进一步的，每个巴伦包括两块基板，两块基板直立设置，且两块基板相互垂直组成横截面为L形的结构，每块基板的两侧分别设置有金属地板和微带线，其中一块基板的微带线长度大于另一块基板的微带线长度。
[0019]进一步的，所述金属地板为切去一个直角的矩形结构。
[0020]本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0021]一种无线通信设备，包括上述的紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线。
[0022]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0023]1、本专利技术天线在辐射体介质基板的上表面设置有四个平面振子臂，四个平面振子臂呈中心对称排布，每个平面振子臂构成电偶极子，以构成双极化电偶极子，实现
±
45
°
双极化，在四个平面振子臂外侧加载四个滤波结构，以实现低频带外抑制，从而使天线实现滤波特性，并且巴伦结构中任意两个相对巴伦的金属地板构成磁偶极子，磁偶极子与电偶极子共同构成磁电偶极子，工作带宽为3.3
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4.4GHz，相对带宽为28.57％，在整个工作频段内，具有稳定的辐射模式、较宽的波束宽度以及高达8.7d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，其特征在于，包括从上至下依次设置的辐射体介质基板、巴伦结构和反射介质基板，所述巴伦结构分别连接辐射体介质基板和反射介质基板；所述辐射体介质基板的上表面设置有四个平面振子臂和四个滤波结构，四个平面振子臂呈中心对称排布，每个平面振子臂构成电偶极子，四个滤波结构相互对称排布在四个平面振子臂的四周，每个滤波结构位于相邻的两个平面振子臂之间，用于实现低频带外抑制；所述巴伦结构包括四个巴伦，四个巴伦呈中心对称排布，任意两个相对巴伦的金属地板构成磁偶极子，所述磁偶极子与电偶极子共同构成磁电偶极子。2.根据权利要求1所述的紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，其特征在于，每个平面振子臂呈五边环形微带结构。3.根据权利要求1所述的紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，其特征在于，四个平面振子臂之间留有空隙，并通过巴伦结构进行馈电。4.根据权利要求1所述的紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，其特征在于，每个滤波结构与相邻的两个平面振子臂之间留有空隙，与相邻的两个振子臂同时耦合。5.根据权利要求1所述的紧凑型双极化滤波磁电偶极子天线，其特征在于，每个滤波结构采用滤波微带线，所述滤波微带线为半波长开口微带弯折线。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹云飞，萧制京，林佳盛，兰煜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：