CN115173045A - 一种具有多个辐射零点和低交叉极化的5g滤波天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多个辐射零点和低交叉极化的5G滤波天线，具体方案包括：上层方形金属贴片、上层介质基板、中层方形金属贴片、下层介质基板、下层方形金属地板、馈电连接器、长金属短路针和短金属短路针。该滤波天线通过辐射缝隙与耦合缝隙之间的耦合产生了多个辐射零点，提高了频率选择性；通过引入短金属短路针从而形成左右两个腔体，提高了滤波天线的带外抑制性能，并通过左侧腔体内的内导体馈电探针实现了低交叉极化。此外，该滤波天线还具有结构紧凑、剖面低、重量轻、带宽与辐射零点位置均调节灵活等优点，非常适合我国5G通信系统的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤波天线，具体为一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线。
背景技术
滤波天线作为一种新型射频前端设备，将用于收发电磁波信号的天线与用作频率选择的带通滤波器进行集成。同时具备了滤波和辐射功能。其实现了射频前端设备的小型化、低成本、低损耗。对第五代移动通信系统具有很大的作用，具有极高的研究价值。
基片集成波导(SIW)技术是一种在上下敷金属板的介质基片中插入金属短路针的技术，其具有与微带线类似的平面结构，易于与其他平面电路集成，但由于能减少介质损耗和抑制表面波损耗，故应用到高频领域时具有较低的成本。由于其低插入损耗和辐射损耗的优点，基片集成波导常被用于高性能滤波器和天线的研究。近些年，SIW滤波天线也被提出许多。但是目前现有的研究中缺乏同时具有高的频率选择性能以及良好的辐射方向性的设计，且所具备的辐射零点个数较少，很难满足第五代移动通信系统的需求。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线，具体方案包括：上层方形金属贴片、上层介质基板、中层方形金属贴片、下层介质基板、下层方形金属地板、馈电连接器、长金属短路针和短金属短路针；
所述上层方形金属贴片位于上层介质基板的上表面，所述上层方形金属贴片上设置有辐射缝隙Ⅰ和辐射缝隙Ⅱ；
所述中层方形金属贴片位于下层介质基板的上表面，所述中层方形金属贴片上设置有耦合缝隙Ⅰ和耦合缝隙Ⅱ；
所述下层方形金属地板位于下层介质基板的下表面；
所述长金属短路针从上至下依次贯穿上层介质基板和下层介质基板、并将上层方形金属贴片、中层方形金属贴片和下层方形金属地板顺次连接；
所述短金属短路针位于上层介质基板的垂直中心线上且贯穿上层介质基板从而形成左右两个腔体；
所述馈电连接器包括内导体馈电探针和外导体，所述内导体馈电探针从上至下依次贯穿上层介质基板和下层介质基板、并与上层方形金属贴片、中层方形金属贴片相连接，所述外导体与下层方形金属地板相连接。
所述上层介质基板与所述下层介质基板紧密贴合、并通过所述长金属短路针将所述上层介质基板和所述下层介质基板固定连接。
通过调整所述辐射缝隙Ⅰ、所述辐射缝隙Ⅱ、所述耦合缝隙Ⅰ、所述耦合缝隙Ⅱ的尺寸及其与滤波天线中心的距离从而调节工作带宽以及辐射零点的位置。
所述馈电连接器的位置可调整，通过改变馈电连接器的位置减小交叉极化波的辐射。
所述辐射缝隙Ⅰ和所述耦合缝隙Ⅰ之间的耦合产生通带右侧的两个辐射零点并提高通带右侧的频率选择性；所述辐射缝隙Ⅱ和所述耦合缝隙Ⅱ之间的耦合产生通带左侧的一个辐射零点并提高通带左侧的频率选择性。
通过所述短金属短路针所形成的左右两个腔体从而提高滤波天线的带外抑制性能。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线，该结构通过辐射缝隙与耦合缝隙之间的耦合产生了多个辐射零点，提高了频率选择性；通过引入短金属短路针从而形成左右两个腔体，提高了滤波天线的带外抑制性能；并通过左侧腔体内的内导体馈电探针实现了低交叉极化；该结构的双层介质基板紧密贴合，减小了5G滤波天线的剖面；还具有结构紧凑、体积小、重量轻、带宽与辐射零点位置均调节灵活等优点，非常适合我国5G通信系统的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的结构分解图；
图2为本发明具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的上层方形金属贴片结构图；
图3为本发明具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的中层方形金属贴片结构图；
图4为本发明具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的S参数和增益曲线图；
图5为本发明具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线中心频率处的归一化方向性图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线，包括上层方形金属贴片1、上层介质基板2、中层方形金属贴片3、下层介质基板4、下层方形金属地板5、馈电连接器6、长金属短路针7和短金属短路针8。
进一步的，如图2和图3所示，上层方形金属贴片1位于上层介质基板2的上表面；上层方形金属贴片1中设置了辐射缝隙Ⅰ11和辐射缝隙Ⅱ12；中层方形金属贴片3位于下层介质基板4的上表面；中层方形金属贴片3中设置了耦合缝隙Ⅰ31和耦合缝隙Ⅱ32。下层方形金属地板5位于下层介质基板4的下表面；长金属短路针7从上而下依次贯穿上层介质基板2和下层介质基板4，并将上层方形金属贴片1、中层方形金属贴片3和下层方形金属地板5连接起来。
进一步的，短金属短路针8位于上层介质基板2的垂直中心线上且贯穿上层介质基板2，从而形成左右两个腔体；馈电连接器6包括内导体馈电探针61和外导体62；内导体馈电探针61从上而下依次贯穿上层介质基板2和下层介质基板4，并与上层方形金属贴片1、中层方形金属贴片3相连接；外导体62与下层方形金属地板5相连接。
进一步的，所述上层介质基板2与所述下层介质基板4紧密贴合、并且通过所述长金属短路针7将所述上层介质基板2和所述下层介质基板4固定连接。
进一步的，通过调整所述辐射缝隙Ⅰ11、所述辐射缝隙Ⅱ12、所述耦合缝隙Ⅰ31、所述耦合缝隙Ⅱ32的尺寸及其与滤波天线中心的距离，从而调节工作带宽以及辐射零点的位置。
进一步的，所述馈电连接器6的位置可调整，通过改变馈电连接器6的位置减小交叉极化波的辐射；
进一步的，所述辐射缝隙Ⅰ11和所述耦合缝隙Ⅰ31之间的耦合产生通带右侧的两个辐射零点并提高通带右侧的频率选择性；所述辐射缝隙Ⅱ12和所述耦合缝隙Ⅱ32之间的耦合产生通带左侧的一个辐射零点并提高通带左侧的频率选择性；
进一步的，通过所述短金属短路针8所形成的左右两个腔体提高了滤波天线的带外抑制性能。
图4为本发明高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的S参数幅度和增益参数曲线图。从图4可以看到，滤波天线中心频率为3.5GHz，阻抗带宽为6.8％(3.38GHz-3.62GHz)；增益曲线有三个辐射零点，分别位于3.27GHz、3.68GHz和4.68GHz频率处，提高了滤波性能；在中心频率3.5GHz处增益为5.94dBi，天线左右频带选择性分别为293.6dB/GHz和459dB/GHz；说明本发明提供的5G滤波天线具有多个辐射零点和高频率选择性的特点。
图5为本发明高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线的中心频率(3.5GHz)处的归一化方向性图。从图5可以看到，天线E面和H面半功率波束宽度内的交叉极化波比主极化波分别低50dB和33dB以上,具有极好的交叉极化抑制性能。
综上所述，本发明提供了一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线，该滤波天线通过辐射缝隙与耦合缝隙之间的耦合产生了多个辐射零点，提高了频率选择性；通过引入短金属短路针从而形成左右两个腔体，提高了滤波天线的带外抑制性能，并通过左侧腔体内的内导体馈电探针实现了低交叉极化。此外，该滤波天线还具有结构紧凑、剖面低、重量轻、带宽与辐射零点位置均调节灵活等优点，非常适合我国5G通信系统的应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种具有高频率选择性、低交叉极化和多个辐射零点的5G滤波天线，其特征在于包括：上层方形金属贴片(1)、上层介质基板(2)、中层方形金属贴片(3)、下层介质基板(4)、下层方形金属地板(5)、馈电连接器(6)、长金属短路针(7)和短金属短路针(8)；
所述上层方形金属贴片(1)位于上层介质基板(2)的上表面，所述上层方形金属贴片(1)上设置有辐射缝隙Ⅰ(11)和辐射缝隙Ⅱ(12)；
所述中层方形金属贴片(3)位于下层介质基板(4)的上表面，所述中层方形金属贴片(3)上设置有耦合缝隙Ⅰ(31)和耦合缝隙Ⅱ(32)；
所述下层方形金属地板(5)位于下层介质基板(4)的下表面；
所述长金属短路针(7)从上至下依次贯穿上层介质基板(2)和下层介质基板(4)、并将上层方形金属贴片(1)、中层方形金属贴片(3)和下层方形金属地板(5)顺次连接；
所述短金属短路针(8)位于上层介质基板(2)的垂直中心线上且贯穿上层介质基板(2)从而形成左右两个腔体；
所述馈电连接器(6)包括内导体馈电探针(61)和外导体(62)，所述内导体馈电探针(61)从上至下依次贯穿上层介质基板(2)和下层介质基板(4)、并与上层方形金属贴片(1)、中层方形金属贴片(3)相连接，所述外导体(62)与下层方形金属地板(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的5G滤波天线，其特征在于：所述上层介质基板(2)与所述下层介质基板(4)紧密贴合、并通过所述长金属短路针(7)将所述上层介质基板(2)和所述下层介质基板(4)固定连接。
3.根据权利要求1所述的5G滤波天线，其特征在于：通过调整所述辐射缝隙Ⅰ(11)、所述辐射缝隙Ⅱ(12)、所述耦合缝隙Ⅰ(31)、所述耦合缝隙Ⅱ(32)的尺寸及其与滤波天线中心的距离从而调节工作带宽以及辐射零点的位置。
4.根据权利要求1所述的5G滤波天线，其特征在于：通过改变馈电连接器(6)的位置减小交叉极化波的辐射。
5.根据权利要求1所述的5G滤波天线，其特征在于：所述辐射缝隙Ⅰ(11)和所述耦合缝隙Ⅰ(31)之间的耦合产生通带右侧的两个辐射零点并提高通带右侧的频率选择性；所述辐射缝隙Ⅱ(12)和所述耦合缝隙Ⅱ(32)之间的耦合产生通带左侧的一个辐射零点并提高通带左侧的频率选择性。
6.根据权利要求1所述的5G滤波天线，其特征在于：通过所述短金属短路针(8)所形成的左右两个腔体从而提高滤波天线的带外抑制性能。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109860996A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-07 | 华南理工大学 | 一种低剖面双极化滤波磁电偶极子天线 |
| CN110265778A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-20 | 华南理工大学 | 一种基于siw谐振腔的双频滤波天线 |
| CN110492242A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 西安电子科技大学 | 一种超薄半壁短路圆极化顶端辐射天线 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109860996A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-07 | 华南理工大学 | 一种低剖面双极化滤波磁电偶极子天线 |
| US20210151890A1 (en) * | 2019-03-01 | 2021-05-20 | South China University Of Technology | A low-profile dual-polarization filtering magneto-electric dipole antenna |
| CN110265778A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-20 | 华南理工大学 | 一种基于siw谐振腔的双频滤波天线 |
| CN110492242A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 西安电子科技大学 | 一种超薄半壁短路圆极化顶端辐射天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张诚;毛臻;杨兵;丁涛杰;: "低交叉极化水平的宽带滤波贴片天线", 电子与封装, no. 04, 20 April 2019 (2019-04-20) * |
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