CN210926320U - 一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于Sub‑6GHz频段的滤波偶极子天线，更具体地，包括介质基板、形状为T型的双模谐振器、一对偶极子天线臂、微带巴伦线；双模谐振器设置于介质基板的端面，微带巴伦线设置于介质基板的另一端面；一对偶极子天线臂分为第一偶极子天线臂和第二偶极子天线臂；第一偶极子天线臂设置于双模谐振器所在的端面，第二偶极子天线臂设置于微带巴伦线所在的端面。天线与滤波器相结合，使得所设计的滤波天线的S参数曲线与滤波器的S参数曲线在通带附近有相当高的一致性，同时因为不需要匹配网路的缘故还能够满足减小系统尺寸和系统损耗的目标。

Description

一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线。

背景技术

天线作为电磁波在空间传播的入口与出口，用于发射和接收电磁波信号。滤波器则作为频率选择器用于信道选择、频率选择以及滤除带外不需要的杂散信号，从而有效地提高整个通信系统的抗干扰能力。所以，提高二者的性能能够提高系统的传输效率与通信质量。对于滤波器与天线的集成，传统的技术是将滤波器与天线单独设计生产，得到成品后再在系统上通过外接匹配电路将二者连接。这种集成方式：一方面，外接匹配电路增加了系统的尺寸与复杂度，不利于实现小型化与集成化；另一方面，额外的匹配电路给系统带来了损耗使得传输效率降低。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中天线外界电路导致增加系统尺寸的问题，提供一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，减少天线与滤波器单独设计后再外接匹配电路上带来较大的插入损耗，同时减小尺寸，实现小型化。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种应用于Sub-6GHz 频段的滤波偶极子天线，包括介质基板、形状为T型的双模谐振器、一对偶极子天线臂、微带巴伦线；所述双模谐振器设置于所述介质基板的端面，所述微带巴伦线设置于所述介质基板的另一端面；一对偶极子天线臂分为第一偶极子天线臂和第二偶极子天线臂；所述第一偶极子天线臂设置于所述双模谐振器所在的端面，所述第二偶极子天线臂设置于所述微带巴伦线所在的端面。

双模谐振器的谐振频率设计为与一对偶极子天线同一个工作频率，适当调节双模谐振器与一对偶极子天线臂之间的耦合，在通带内可产生两个反射零点，从而展宽带宽。同时调整双模谐振器的尺寸可在上阻带产生一个辐射零点，且传输零点可调，使得该天线具有良好的频率选择性和带外抑制特性。双模谐振器和偶极子天线臂结合使得该滤波偶极子天线具有天线的辐射功能，又具有二阶带通滤波响应。

优选的，所述第一偶极子天线臂和所述第二偶极子天线臂对称设置于所述介质基板的中心轴线的两侧。

优选的，所述双模谐振器包括互相垂直的第一馈线和第二馈线，所述第一馈线纵向设置，所述第二馈线横向设置，所述第一偶极子天线臂的末端与所述第一馈线连接。

优选的，所述第一偶极子天线臂与所述第一馈线互相垂直。

优选的，所述第一馈线远离所述第一偶极子天线臂的一端设置有微型馈线。

优选的，所述微带巴伦线包括接地板线、第一巴伦、第二巴伦和微带线，所述第一巴伦和所述第二巴伦设置于所述接地板线的中心线的两侧并与所述接地板线连接，所述微带线连接所述第一巴伦或第二巴伦；所述第二偶极子天线臂的末端与所述微带线连接。

优选的，所述第一巴伦和所述第二巴伦对称设置于所述接地板线的中心线的两侧。对称的微带巴伦线保证偶极子天线上的电流平衡，达到阻抗匹配。

优选的，所述第二偶极子天线臂与所述微带线互相垂直。

与现有技术相比，有益效果是：

1、本实用新型将偶极子天线臂作为滤波器谐振器的最后一阶实现滤波功能，双模谐振器的谐振频率设计为与一对偶极子天线臂同一个工作频率，适当调节双模谐振器与偶极子天线臂之间的耦合，在通带内可产生两个反射零点，从而展宽带宽。同时调整双模谐振器的尺寸可在上阻带产生一个辐射零点，且传输零点可调，使得该天线具有良好的频率选择性和带外抑制特性。

2、本实用新型在应用于Sub-6频段，应用于5G的规划组网建设，Sub-6 在低频有较高的速率，有较小的通信损耗，减小了绕射损耗。相比于传统低频段信号,5G高频信号的覆盖范围较小,更适合部署在室内微小区和热点地区。

3、本实用新型将天线与滤波器相结合，使得所设计的滤波天线的S参数曲线与滤波器的S参数曲线在通带附近有相当高的一致性，同时因为不需要匹配网路的缘故还能够满足减小系统尺寸和系统损耗的目标。

附图说明

图1是本实用新型的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的结构示意图；

图2是本实用新型的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的侧视结构示意图；

图3是本实用新型的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的俯视结构示意图；

图4本实用新型的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的仰视结构示意图；

图5是本实用新型的介质基板设置有双模谐振器一端的尺寸图；

图6是本实用新型的介质基板设置有微带巴伦线一端的尺寸图；

图7是本实用新型的天线的测试S参数曲线图；

图8是本实用新型的端口激励的具有两个谐振频点的偶极子天线的2.6 GHz仿真表面电流分布图；

图9是本实用新型的天线的测试增益随频率变化曲线；

图10是本实用新型的天线端口(2.6GHz)激励的xoz面测试方向图；

图11是本实用新型的天线端口(2.6GHz)激励的yoz面测试方向图。

其中：1、介质基板；2、第一偶极子天线臂；3、第二偶极子天线臂；4、双模谐振器；5、微型馈线；6、接地板线；7、第一巴伦；8、第二巴伦；9、第一馈线；10、微带线；11、第二馈线；12、微带巴伦线。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-4所示为一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的实施例，包括介质基板1、形状为T型的双模谐振器4、一对偶极子天线臂、微带巴伦线 12；双模谐振器4设置于介质基板1的端面，微带巴伦线设置于介质基板1的另一端面；一对偶极子天线臂分为第一偶极子天线臂2和第二偶极子天线臂3；第一偶极子天线臂2设置于双模谐振器4所在的端面，第二偶极子天线臂3设置于微带巴伦线12所在的端面。

具体的，第一偶极子天线臂2和第二偶极子天线臂3对称设置于介质基板 1的中心轴线的两侧。

其中，双模谐振器4包括互相垂直的第一馈线9和第二馈线11，第一馈线 9纵向设置，第二馈线11横向设置，第一偶极子天线臂2的末端与第一馈线9 连接，且第一偶极子天线臂2和第一馈线9互相垂直。

另外的，第一馈线9远离第一偶极子天线臂2的一端设置有微型馈线5。

微带巴伦线12包括接地板线6、第一巴伦7、第二巴伦8和微带线10，第一巴伦7和第二巴伦8对称设置于接地板线6的中心线的两侧并与接地板线6 连接，微带线10连接第二巴伦8；第二偶极子天线臂3的末端与所述微带线10 连接。对称的微带巴伦线保证偶极子天线上的电流平衡，达到阻抗匹配。

本实施例的工作原理或工作流程：图7-11为本实施例的测试数据图，双模谐振器4的谐振频率设计为第一偶极子天线臂2和第二偶极子天线臂3同一个工作频率，适当调节双模谐振器4与一对偶极子天线臂之间的耦合，在通带内可产生两个反射零点，从而展宽带宽。同时调整双模谐振器4的尺寸可在上阻带产生一个辐射零点，且传输零点可调，使得该天线具有良好的频率选择性和带外抑制特性。双模谐振器4和偶极子天线臂结合使得该滤波偶极子天线具有天线的辐射功能，又具有二阶带通滤波响应。

本实施例的有益效果：1、本实施例将偶极子天线臂作为滤波器谐振器的最后一阶实现滤波功能，双模谐振器的谐振频率设计为与偶极子天线臂同一个工作频率，适当调节双模谐振器与偶极子天线臂之间的耦合，在通带内可产生两个反射零点，从而展宽带宽。同时调整双模谐振器的尺寸可在上阻带产生一个辐射零点，且传输零点可调，使得该天线具有良好的频率选择性和带外抑制特性。

2、本实施例在应用于Sub-6频段，应用于5G的规划组网建设，Sub-6在低频有较高的速率，有较小的通信损耗，减小了绕射损耗。相比于传统低频段信号,5G高频信号的覆盖范围较小,更适合部署在室内微小区和热点地区。

3、本实施例将天线与滤波器相结合，使得所设计的滤波天线的S参数曲线与滤波器的S参数曲线在通带附近有相当高的一致性，同时因为不需要匹配网路的缘故还能够满足减小系统尺寸和系统损耗的目标。

实施例2

如图5和6所示为一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线的另一实施例，本实施例与实施例1的区别在于，限定了实施例1的具体规格尺寸。

在中心频率为2.6GHz时，采用相对介电常数为2.2，长度为54mm，宽度为 30mm，厚度为1.575mm的介质板做基板。

第一偶极子天线臂2a和第二偶极子天线臂3a长度均为21mm、宽度2b和 3c均为2mm。

第一馈线9长9b为7mm，宽9a为2mm；

第二馈线11长为两倍的11a(14.01mm)加5a(4.7mm)，即长32.8mm；宽11b 为2mm。

微型馈线5长5a为4.7mm，宽5b为5mm。

第一馈线9的位置距离第二馈线11位于左侧的距离11a加9c(0.85mm)为 14.86mm。

接地板线宽6b为7mm，距离介质板两宽边的距离6a为13mm处有两个相同大小的第一巴伦7与第二巴伦8，长7a为13mm，宽7b为3.5mm。

微带线10与第一巴伦7的距离7c为0.5mm。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，包括介质基板(1)，其特征在于，还包括形状为T型的双模谐振器(4)、一对偶极子天线臂、微带巴伦线(12)；所述双模谐振器(4)设置于所述介质基板(1)的端面，所述微带巴伦线设置于所述介质基板(1)的另一端面；一对偶极子天线臂分为第一偶极子天线臂(2)和第二偶极子天线臂(3)；所述第一偶极子天线臂(2)设置于所述双模谐振器(4)所在的端面，所述第二偶极子天线臂(3)设置于所述微带巴伦线(12)所在的端面。

2.根据权利要求1所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述第一偶极子天线臂(2)和所述第二偶极子天线臂(3)对称设置于所述介质基板(1)的中心轴线的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述双模谐振器(4)包括互相垂直的第一馈线(9)和第二馈线(11)，所述第一馈线(9)沿着所述介质基板(1)纵向设置，所述第二馈线(11)沿着所述介质基板(1)横向设置，所述第一偶极子天线臂(2)的末端与所述第一馈线(9)连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于,所述第一偶极子天线臂(2)与所述第一馈线(9)互相垂直。

5.根据权利要求3所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述第一馈线(9)远离所述第一偶极子天线臂(2)的一端设置有微型馈线(5)。

6.根据权利要求5所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述微带巴伦线(12)包括接地板线(6)、第一巴伦(7)、第二巴伦(8)和微带线(10)，所述第一巴伦(7)和所述第二巴伦(8)设置于所述接地板线(6)的中心线的两侧并与所述接地板线(6)连接，所述微带线(10)连接所述第一巴伦(7)或第二巴伦(8)；所述第二偶极子天线臂(3)的末端与所述微带线(10)连接。

7.根据权利要求6所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述第一巴伦(7)和所述第二巴伦(8)对称设置于所述接地板线(6)的中心线的两侧。

8.根据权利要求6所述的一种应用于Sub-6GHz频段的滤波偶极子天线，其特征在于，所述第二偶极子天线臂(3)与所述微带线(10)互相垂直。

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