一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；高通滤波偶极子天线单元嵌套在低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。本实用新型专利技术克服了双频段天线嵌套在一起耦合强的问题，实现了双频段天线的小型化和高性能。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线
本技术涉及移动通信中天线领域，具体涉及一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线。
技术介绍
在5G通信研究中，大规模MIMO天线技术是用来提升信道容量的关键技术手段。大规模MIMO天线中，天线阵子之间的间距必须足够近以及阵子单元的波束宽度足够宽才能实现更大角度的波束扫描范围，而阵子间距较近又会导致隔离度差的问题，所以天线单元的小型化也很有必要。在大规模MIMO应用中，由于同频段天线阵子之间的间距很小，很难有额外的空间再嵌入另一个频段的天线阵列，即使做了小型化处理之后，将两个频段的天线嵌入在一起，那么这两个频段天线之间的耦合度将会很大，影响两个频段天线的辐射方向图，导致通信质量下降。如果通过每个阵子下方级联滤波器提升隔离度，在大规模MIMO天线阵列的场景下，设计安装成本将显著提升。另一方面，在高频段的应用场景下，滤波器、微带线等电路的损耗更大，对天线的增益影响更大。近年来，利用滤波天线单元去耦合技术设计频率间隔较小的双频天线受到了关注。具体文献如《ACompactDual-bandDual-polarizedAntennawithFilteringStructuresforSub-6GHzBaseStationApplications》，该文献利用滤波天线去耦的原理设计了一款应用在5G频段的双频双极化天线(2.5-2.7GHz&3.3-3.6GHz)，但是两个频段工作的极化状态却不一样，在2.5-2.7GHz工作在0°和90°极化状态，而在3.3-3.6GHz却工作在±45°极化状态，而0°和90°极化状态在实际的基站应用中并不常用，并且这个天线的低频段阵子由碗装阵子组成，口径较大，馈电网络复杂，在大规模MIMO中应用的话成本也会较大。针对现有技术存在的问题，研究一种双频基站天线间耦合小或占用面积小的天线具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，该天线基于滤波天线去耦原理，无需额外滤波电路、口径更小、隔离度更高，可应用于5G通信双频双极化天线单元。本技术的目的通过以下的技术方案实现：一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，所述低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，所述第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，所述第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，所述第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；所述高通滤波偶极子天线单元嵌套在所述低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；所述高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，所述两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，所述巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。本技术克服了双频段天线嵌套在一起耦合强的问题，实现了双频段天线的小型化和高性能。优选的，所述低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元的中心与反射地板中心重合。优选的，所述第一层馈电贴片及第二层寄生贴片均为方形，两层贴片中间均开有方形缝隙，所述高通滤波偶极子天线单元的垂直巴伦穿过所述的方形缝隙连接在反射地板上。实现了双频天线单元的低剖面和小型化。优选的，所述低通滤波贴片天线单元通过控制第二层寄生贴片的大小来调节高频段的频率选择性。优选的，所述低通滤波贴片天线单元通过改变第一层馈电贴片与反射地板之间的高度来改善带外抑制性能。优选的，所述高通滤波偶极子天线单元的一对巴伦正交放置，所述的巴伦结构的馈电网络在低频段具有滤波特性。优选的，所述高通滤波偶极子天线单元具体是在巴伦馈电网络线上加载一段四分之一波长的枝节来实现滤波性能，并通过在振子臂下方寄生一个环形微带线来改善带外抑制效果。优选的，所述低通滤波贴片天线工作在低频段，所述高通滤波偶极子天线工作在高频段，两个频段间隔1.2-1.8倍。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本技术通过运用无外加损耗电路的滤波天线单元作为双频基站天线的基本单元，可实现在带内高效辐射，带外有效抑制，增益的通带边沿滚降很快，因而利用这一滤波特性就可以减小工作频段相近的多个基本单元间的相互耦合；同时，两个频段天线单元采用贴片与偶极子两种不同的天线阵子，这样方便偶极子阵子内嵌于贴片阵子中的方式排布，节省了占用的空间，同时保证了两个频段稳定的辐射方向图。附图说明图1是本技术的正面结构图；图2是本技术的立体分解结构图；图3是本技术的所述滤波偶极子天线单元的振子臂及寄生金属环结构图；图4是本技术的所述滤波偶极子天线单元的巴伦以及馈电网络结构图；图5是本技术的所述滤波贴片天线单元的第一层金属片结构图；图6是本技术的所述滤波贴片天线单元的第二层金属片结构图；图7是本技术的所述反射地板以及所述滤波贴片天线的馈电网络结构图；图8是本技术工作在2500-2700MHz频段和3300-3800MHz频段的滤波天线单元的反射系数&极化隔离度-频率的仿真结果图；图9是本技术工作2500-2700MHz和3300-3800MHz频段的滤波天线的增益结果图；图10是本技术工作2500-2700MHz和3300-3800MHz频段的滤波天线异频隔离度-频率仿真结果图；图11是本技术工作在2600MHz方向图的仿真结果图；图12是本技术工作在3550MHz方向图的仿真结果图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1-7所示，本实施例一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，包括工作在低频段的滤波贴片天线单元1和工作在高频段的滤波偶极子天线单元2，两者共用一块反射板3。两个单元采用不同的阵子结构，一个采用贴片形式，一个采用偶极子形式，这样可以在工作频段靠的比较近的情况下，充分利用空间，将偶极子嵌套于贴片中间，使两个频段的天线集成设计在一个相位中心点，两个工作频段靠的很近，工作在低频段的贴片天线能够实现低通滤波响应效果，滤除工作在高频段的阵子天线的信号，所述的工作在高频段的滤波偶极子天线能够实现高通滤波响应效果，滤除工作在低频段的贴片天线的信号，进而降低两个工作频段之间的影响，其中，所述的双频双极化滤波天线阵子没有加入额外的滤波电路，使馈电网络更加简单，大大降低插入损耗，进而提高天线的整体效率。所述双极化滤波天线的高频段与低频段间隔比较近，大概在1.2-1.8倍左右。所述滤波贴片天线单元包括第一层金属片4及第二层金属片5，所述第一及第二层金属片相隔一定距离，其距离多少按照实际情况确定。所述第一层金属片设置在反射地板3的上方，且间隔一定距离，具体距离按照实际情况确定，所述第二层金属片位于第一层金属片的上方。所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，其特征在于，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，所述低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，所述第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，所述第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，所述第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；所述高通滤波偶极子天线单元嵌套在所述低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；所述高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，所述两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，所述巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。/n

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，其特征在于，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，所述低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，所述第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，所述第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，所述第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；所述高通滤波偶极子天线单元嵌套在所述低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；所述高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，所述两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，所述巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。


2.根据权利要求1所述的紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，其特征在于，所述低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元的中心与反射地板中心重合。


3.根据权利要求1所述的紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，其特征在于，所述第一层馈电贴片及第二层寄生贴片均为方形，两层贴片中间均开有方形缝隙，所述高通滤波偶极子天线单元的垂直巴伦穿过所述的方形缝隙连接在反射地板上。

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，段文，刘亦旸，曹云飞，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