[發(fā)明專利]一種雙極化寬阻帶的濾波天線及通信設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965272.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112072267B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊琬琛;張迎琪;車文荃;薛泉;李永正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/00
• 分類號(hào): H01Q1/00;H01Q1/50;H01Q1/22;H01Q1/24;H01Q9/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發(fā)明公開了一種雙極化寬阻帶的濾波天線及通信設(shè)備，包括介質(zhì)基板、金屬地板、金屬輻射貼片、金屬饋電臂、金屬方環(huán)枝節(jié)、金屬橫枝節(jié)及金屬探針，所述介質(zhì)基板為矩形腔體結(jié)構(gòu)，所述金屬地板設(shè)置在介質(zhì)基板的下表面，金屬輻射貼片設(shè)置在介質(zhì)基板上表面的中間位置，所述金屬橫枝節(jié)及金屬方環(huán)枝節(jié)位于矩形腔體內(nèi)，同層且相連，所述金屬饋電臂位于金屬方環(huán)枝節(jié)與金屬輻射貼片之間，金屬探針的一端與設(shè)置在金屬地板上的圓孔構(gòu)成同軸饋電結(jié)構(gòu)，另一端穿過金屬橫枝節(jié)，與金屬饋電臂的一端連接構(gòu)成雙極化差分饋電結(jié)構(gòu)，金屬探針與金屬橫枝節(jié)連接。該天線結(jié)構(gòu)簡單、可大大減少射頻前端的體積且沒有額外的插入損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，具體涉及一種雙極化寬阻帶的濾波天線及通信設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著5G時(shí)代的到來，大規(guī)模多輸入多輸出天線技術(shù)(MIMO)的發(fā)展成為5G應(yīng)用的關(guān)鍵。為了在有限的空間容納更多的射頻收發(fā)通道以覆蓋寬頻應(yīng)用，通信系統(tǒng)的發(fā)展趨于小型化、低功耗和多功能。射頻系統(tǒng)前端的天線與濾波器是必不可少的無源器件，性能設(shè)計(jì)尤為重要。濾波器的主要功能是濾除噪聲和多余的雜波等，而天線是收發(fā)信號(hào)的終端器件。一般來說，天線與濾波器是分立工作的，這不僅增大了系統(tǒng)損耗、降低了總體效率，幾何尺寸也相對(duì)較大。為了優(yōu)化射頻前端的整體性能，國內(nèi)外研究人員提出了濾波天線(filteringantenna/filtenna)的概念及設(shè)計(jì)，即將二者的功能融合成一個(gè)無源器件，實(shí)現(xiàn)濾波、輻射兩種功能。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以減小系統(tǒng)的幾何尺寸，也可以減小插入損耗，提高系統(tǒng)的整體效率。因此，應(yīng)用于不同通信系統(tǒng)的濾波天線的設(shè)計(jì)很有意義。

MIMO技術(shù)的5G基站設(shè)計(jì)中，陣間去耦與小型化是陣列設(shè)計(jì)的重大挑戰(zhàn)。在有限空間內(nèi)聚集了多個(gè)頻段的通道，其互耦會(huì)嚴(yán)重影響天線陣列的效率、輻射方向圖。傳統(tǒng)的提高不同頻天線子陣間隔離的方法例如加載雙工器，或在陣列間加載去耦網(wǎng)絡(luò)，但會(huì)加大設(shè)計(jì)難度，或?qū)е玛囬g距增大，難以小型化。相比之下，采用濾波天線單元組成的陣列可以使不同頻段的天線單元緊湊、嵌套排列，縮小多頻天線陣列的體積；由于天線單元具有良好的帶外抑制功能，不同頻段工作的單元不會(huì)相互干擾、相鄰天線單元間的耦合也大幅度被抑制。這樣的設(shè)計(jì)既滿足系統(tǒng)小型化的需求，又能減少額外器件、電路的插入損耗。

在5G通信的毫米波頻段，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能、小型化、低功耗，采用三維集成的垂直向封裝技術(shù)集成多個(gè)系統(tǒng)模塊已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。天線本身是分布式器件，而濾波器在毫米波頻段Q值太低，難以完全集成在芯片中，所以天線、濾波器都需經(jīng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)與后端的芯片連接。這樣的設(shè)計(jì)損耗較大且體積難以再小型化，因此，可應(yīng)用于毫米波及更高頻段的“封裝集成天線”的濾波天線設(shè)計(jì)可成為解決這一問題的方法之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明首要目的是提供一種基于LTCC技術(shù)的毫米波雙極化寬阻帶的濾波天線。該天線能在毫米波頻段實(shí)現(xiàn)較高的增益以及較好的濾波性能。

本發(fā)明的次要目的是提供一種通信設(shè)備。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種毫米波雙極化寬阻帶的濾波天線，包括介質(zhì)基板、金屬地板、金屬輻射貼片、金屬饋電臂、金屬方環(huán)枝節(jié)、金屬橫枝節(jié)及金屬探針，所述介質(zhì)基板為矩形腔體結(jié)構(gòu)，所述金屬地板設(shè)置在介質(zhì)基板的下表面，金屬輻射貼片設(shè)置在介質(zhì)基板上表面的中間位置，所述金屬橫枝節(jié)及金屬方環(huán)枝節(jié)位于矩形腔體內(nèi)，同層且相連，所述金屬饋電臂位于金屬方環(huán)枝節(jié)與金屬輻射貼片之間，金屬探針的一端與設(shè)置在金屬地板上的圓孔構(gòu)成同軸饋電結(jié)構(gòu)，另一端穿過金屬橫枝節(jié)，與金屬饋電臂的一端連接構(gòu)成雙極化差分饋電結(jié)構(gòu)，金屬探針與金屬橫枝節(jié)連接。

所述金屬橫枝節(jié)共四個(gè)，分別與金屬方環(huán)枝節(jié)四個(gè)邊的中點(diǎn)連接。

所述金屬饋電臂共四個(gè)，其一端與金屬探針連接，另一端指向矩形腔體的豎向中間軸線。

所述金屬探針垂直設(shè)置。