一种高滚降滤波贴片天线及通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种高滚降滤波贴片天线及通信设备，包括多层贴片型滤波天线，所述多层贴片型滤波天线的上方设置双层频率选择表面，所述双层频率选择表面包括间隔距离的双层介质基板，每层介质基板的正面印制分形微带线。双层频率选择表面加载于天线正上方实现了更为快速的高滚降滤波特性。本发明专利技术克服了传统滤波天线增益高频边沿滚降速率不足的缺点，有效抑制通带边沿带外辐射，同时提高了天线增益以及收窄天线水平面波宽，并有效降低了天线交叉极化，且插损较低对天线效率影响较小，为滤波天线设计提供了一种新思路，在多频基站天线设计中具有较高应用价值。计中具有较高应用价值。计中具有较高应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高滚降滤波贴片天线及通信设备


[0001]本专利技术涉及射频通信领域，具体涉及一种高滚降滤波贴片天线及通信设备。

技术介绍

[0002]随着移动通信技术的飞速发展，通信系统中器件趋向于集成化、多功能化，射频前端器件也是如此。天线与滤波器是射频前端重要的电路元件，它们的性能决定着通信系统的通信质量。将天线和滤波器集成，即滤波天线，可以有效提升射频前端的集成度，具有重要的研究意义与应用价值。
[0003]传统的滤波天线方案是直接将滤波电路与天线级联实现，这种设计方法的缺陷是引入相当大的插损并且在一定程度上导致阻抗失配。近些年来，已经提出了一些将滤波功能集成于天线辐射体之上的设计，该设计方法通常是将等效滤波电路集成到天线巴伦或天线辐射体上，这样可以将各种滤波功成功地集成到天线设计中，从而能够实现高集成度，同时避免直接级联滤波电路带来的插损。
[0004]在FDD通信系统中，相邻频段或同一频段的收发频段之间频率间隔只有几十MHz，对滤波天线的带外抑制提出了较高要求，为抑制天线对相邻频段的干扰，提升信道容量，需要滤波天线在在自身工作频带内维持较好的增益与效率的同时在通带边沿实现增益的快速下落，为滤波天线的滤波性能提出了较高挑战。因此，高滚降滤波天线具有重要的研究价值。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种高滚降滤波贴片天线及通信设备。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种高滚降滤波贴片天线，包括多层贴片型滤波天线，所述多层贴片型滤波天线的上方设置双层频率选择表面，所述双层频率选择表面包括间隔距离设置的双层介质基板，每层介质基板的正面印制分形微带线。
[0008]进一步，所述分形微带线为类十字型，具体是由十字形微带线在四个臂上分别进行延伸形成。
[0009]进一步，所述多层贴片型滤波天线由上至下依次包括三层介质基板及地板，所述三层介质基板分别为第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板的上表面设置辐射贴片，所述第二介质基板的上表面设置上方耦合贴片，所述第三介质基板的上表面设置馈电贴片，其下表面设置下方耦合贴片，所述第三介质基板的下方设置地板，辐射贴片与下方耦合贴片在天线低频带外产生辐射零点，馈电贴片与下方耦合贴片耦合在天线高频带外产生辐射零点。
[0010]进一步，双层频率选择表面在天线高频带外引入新零点，使得通带高频边沿增益滚降速率提升，高频带外辐射抑制增强。
[0011]进一步，所述辐射贴片、馈电贴片、上方耦合贴片及下方耦合贴片的结构均为类十字型，且竖直方向对齐。
[0012]进一步，所述分形微带线包括四个十字型，分别位于介质基板的四个象限内，每个十字型均由两个枝节构成，十字型两两一组，位于同一组的两个十字型中的一条枝节与同一条对角线重合。
[0013]进一步，位于同一组的两个十字型中的一条枝节与同一条对角线重合，另一条枝节的宽度相等。
[0014]进一步，双层频率选择表面的两层介质基板间隔为0.16倍波长,双层频率选择表面与第一层介质基板距离为0.215倍波长。
[0015]进一步，双层频率选择表面引入两级等效带阻滤波电路，实现带阻响应的多阶化，提高阻带边带的滚降速率。
[0016]一种通信设备，包括所述的高滚降滤波贴片天线。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)原型滤波天线通过多层贴片层叠设计实现了天线小型化，贴片之间的耦合在高低频两端产生了滤波零点实现了初始的滤波天线设计。
[0019](2)通过分形结构设计实现了具有带阻响应特性的FSS单元小型化设计，通过双层设计实现了带阻响应的多阶化并提高了阻带滚降速率。
[0020](3)在原型滤波贴片天线上方加载具有高滚降阻带响应的FSS单元，在高频端引入新零点，使天线通带高频边沿实现了高滚降滤波抑制，同时也提高了天线通带内高频端增益，降低了天线波宽与交叉极化，实现了良好的辐射特性和带外抑制水平；
[0021](4)本专利技术设计的滤波天线加载FSS后插损非常低，无需加载滤波电路便实现了高滚降滤波天线设计，有益于系统的集成化与高效化。
[0022](5)本专利技术结构简单，具有小型化和高效率的特性，应用场合广泛，覆盖范围大；而且可使用PCB加工技术使得设计成本低廉；可用于各类射频前端系统中，相比于传统的加载滤波器实现滤波天线设计方案而言，更有利于器件的集成化与高效率。
附图说明
[0023]图1是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线的结构爆炸示意图；
[0024]图2是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线各介质基板侧面高度与厚度示意图；
[0025]图3是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线地板背面差分馈电微带线的结构图；
[0026]图4是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线的两个极化的回波损耗与端口隔离仿真结果图；
[0027]图5是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线的两个极化的增益
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频率仿真结果图；
[0028]图6是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线的两个极化的效率
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频率仿真结果图；
[0029]图7是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线+45极化在各频点的水平面归一化方向图；
[0030]图8是本专利技术采用的多层贴片型滤波天线
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45极化在各频点的水平面归一化方向图；
[0031]图9是本专利技术采用的频率选择表面FSS单元的结构示意图；
[0032]图10是本专利技术采用的频率选择表面双层FSS单元在Floquet端口下的频率响应仿真结果图；
[0033]图11是本专利技术采用的双层FSS单元加载于多层贴片型滤波天线上的侧面高度示意图；
[0034]图12是本专利技术采用的加载双层FSS单元的滤波天线与原天线的增益
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频率仿真对比结果图；
[0035]图13是本专利技术采用的加载双层FSS单元的滤波天线与原天线的效率
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频率仿真对比结果图；
[0036]图14(a)
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图14(b)是本专利技术采用的加载双层FSS单元的滤波天线与原天线的两极化在1.86GHz频点水平面归一化方向图对比；
[0037]图15(a)
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图15(b)是本专利技术采用的加载双层FSS单元的滤波天线与原天线的两极化在1.92GHz频点水平面归一化方向图对比；
[0038]图16(a)
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图16(b)是本专利技术采用的加载双层FSS单元的滤波天线与原天线的两极化在1.99GHz频点水平面归一化方向图对比；
[0039]图17是本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0041]实施例
[0042]如图17所示，一种高滚降滤波贴片天线，包括多层贴片型滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高滚降滤波贴片天线，其特征在于，包括多层贴片型滤波天线，所述多层贴片型滤波天线的上方设置双层频率选择表面，所述双层频率选择表面包括间隔距离设置的双层介质基板，每层介质基板的正面印制分形微带线。2.根据权利要求1所述的高滚降滤波贴片天线，其特征在于，所述分形微带线为类十字型，具体是由十字形微带线在四个臂上分别进行延伸形成。3.根据权利要求1所述的高滚降滤波贴片天线，其特征在于，所述多层贴片型滤波天线由上至下依次包括三层介质基板及地板，所述三层介质基板分别为第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板，所述第一介质基板的上表面设置辐射贴片，所述第二介质基板的上表面设置上方耦合贴片，所述第三介质基板的上表面设置馈电贴片，其下表面设置下方耦合贴片，所述第三介质基板的下方设置地板，辐射贴片与下方耦合贴片在天线低频带外产生辐射零点，馈电贴片与下方耦合贴片耦合在天线高频带外产生辐射零点。4.根据权利要求1所述的高滚降滤波贴片天线，其特征在于，双层频率选择表面在天线高频带外引入新零点，使得通带高频边沿增益滚降速率提升，高频带外辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，孙帅，王继文，区俊辉，赵小兰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：