一種低剖面寬帶濾波天線的製作方法
2024-04-12 16:31:05
1.本發明涉及通訊天線領域，具體涉及一種低剖面寬帶濾波天線。
背景技術：
2.隨著移動通信技術的快速發展，現在已經進入了5g和b5g時代，移動通信的終端基站，往往需要工作在2g、3g、4g、5g等多個工作頻段。而且如今的頻譜資源十分寶貴，天線在工作時可能會受到其他工作頻段的天線幹擾。為了使天線工作在自己的頻段，並濾除其他天線產生的幹擾信號，設計濾波天線就顯得十分重要。
3.濾波天線能夠滿足在某個特定頻段工作而不受其他信號幹擾的要求，且能有效減小天線的能量損耗、節約空間資源、降低成本。因此，這使得所設計的基站天線需要具備濾波的特性，濾波天線將是基站天線發展的主要趨勢之一。然而，現有技術中的濾波天線普遍結構比較複雜且濾波性能有限，一般需要通過較高的成本才能實現較好的濾波特性。
4.授權公告號為cn111883916b的中國發明專利提出了一種基於雙縫饋電結構的寬帶低剖面介質貼片濾波天線，該天線具有20.1%的相對阻抗帶寬，但帶外抑制水平只有10db，濾波效果一般。申請公布號為cn115173045a的中國發明專利申請提出了一種具有多個輻射零點和低交叉極化的5g濾波天線，通過引入短金屬短路針從而形成左右兩個腔體，提高了濾波天線的帶外抑制性能，但是其製作成本較高，不利於推廣使用。
技術實現要素：
5.本發明的目的在於，針對現有技術中存在的問題，提供一種低剖面寬帶濾波天線，通過簡單的結構和較低的成本實現更加優秀的濾波性能。
6.為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種低剖面寬帶濾波天線，包括第一介質板、第二介質板、天線輻射貼片、u型微帶線、金屬地板和同軸線；所述天線輻射貼片印刷在第一介質板的上表面，所述天線輻射貼片呈矩形，天線輻射貼片上蝕刻有兩條直槽，所述兩條直槽從天線輻射貼片的第一側邊處沿垂直於第一側邊的方向向內延伸；所述u型微帶線印刷在第一介質板的下表面，且位於兩條直槽之間的中部；所述u型微帶線包括兩條側微帶線和一條連接微帶線，所述兩條側微帶線平行於直槽，所述連接微帶線連接於兩條側微帶線靠近天線輻射貼片第一側邊的末端之間；所述第二介質板通過支撐柱固定於第一介質板下方，所述金屬地板印刷在第二介質板的下表面，金屬地板上蝕刻有一u型槽，所述u型槽的位置與u型微帶線相對應；所述u型槽包括兩條側邊槽和一條連接槽，所述兩條側邊槽平行於直槽，所述連接槽連接於兩條側邊槽遠離天線輻射貼片第一側邊的末端之間；所述第一介質板上設有金屬化過孔，所述金屬化過孔從u型微帶線的連接微帶線中部穿過；所述第二介質板上設有通孔，所述通孔設置於u型槽的兩條側邊槽之間且在豎直
方向上與金屬化過孔相對；所述同軸線的外導體在通孔處與金屬地板焊接固定，所述同軸線的內導體依次從第二介質板的通孔和第一介質板的金屬化過孔穿過並且與u型微帶線和天線輻射貼片電性連接。
7.進一步地，所述第一介質板和第二介質板的材料為aerowave360nk，介電常數為3.6。
8.進一步地，所述直槽的長度為零點中心頻率對應的四分之一個波長。
9.進一步地，兩條直槽之間的間距為零點中心頻率對應的二分之一到四分之三個波長。
10.進一步地，所述u型微帶線的總長度為零點中心頻率對應的半波長。
11.進一步地，所述金屬地板上的u型槽的總長度為零點中心頻率對應的半波長。
12.進一步地，第一介質板和第二介質板之間的間距為3mm。
13.本發明通過在天線輻射貼片上蝕刻一對直槽，以及在第一介質板的下方設置u型微帶線，在金屬地板上蝕刻一個圍繞著饋電點的u型槽，使得不同的零點中心頻率下的電流分別集中在直槽、u型微帶線和u型槽處，進而使得天線失配、產生阻帶，以此獲得更加良好的濾波特性。同時本發明中為實現濾波性能而採用的結構較為簡單，具有更低的物料成本和生產難度；與現有技術相比，通過更低的成本實現了更好的濾波性能，有利於廣泛推廣使用。
附圖說明
14.圖1是本發明實施例提供的一種低剖面寬帶濾波天線的結構示意圖。
15.圖2是本發明實施例中的天線輻射貼片的結構示意圖。
16.圖3是本發明實施例中的u型微帶線的結構示意圖。
17.圖4是本發明實施例中的金屬地板的結構示意圖。
18.圖5是本發明實施例提供的一種低剖面寬帶濾波天線的s參數特性圖。
19.圖6是本發明實施例提供的一種低剖面寬帶濾波天線的增益參數圖。
20.圖7是本發明實施例提供的一種低剖面寬帶濾波天線在中心頻率處的歸一化方向性圖。
實施方式
21.下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
22.如圖1至圖4所示，本發明實施例提供的一種低剖面寬帶濾波天線，包括第一介質板31、第二介質板32、天線輻射貼片1、u型微帶線4、金屬地板5和同軸線。
23.具體地，所述天線輻射貼片1印刷在第一介質板31的上表面，所述天線輻射貼片1呈矩形，天線輻射貼片1上蝕刻有兩條直槽2，分別為第一直槽101和第二直槽102；所述兩條直槽2從天線輻射貼片1的第一側邊處沿垂直於第一側邊的方向向內延伸。
24.所述u型微帶線4印刷在第一介質板31的下表面，且位於兩條直槽2之間的中部；所述u型微帶線4包括兩條側微帶線和一條連接微帶線，所述兩條側微帶線平行於直槽2，所述連接微帶線連接於兩條側微帶線靠近天線輻射貼片1第一側邊的末端之間；所述第二介質板32通過若干個支撐柱9固定於第一介質板31下方，所述金屬地板5
印刷在第二介質板32的下表面，金屬地板5上蝕刻有一u型槽6，所述u型槽6的位置與u型微帶線4相對應；所述u型槽6包括兩條側邊槽和一條連接槽，所述兩條側邊槽平行於直槽2，所述連接槽連接於兩條側邊槽遠離天線輻射貼片第一側邊的末端之間；所述第一介質板31上設有金屬化過孔，所述金屬化過孔從u型微帶線4的連接微帶線中部穿過；所述第二介質板32上設有通孔，所述通孔設置於u型槽6的兩條側邊槽之間且在豎直方向上與金屬化過孔相對；所述同軸線的外導體8在通孔處與金屬地板5焊接固定，所述同軸線的內導體7依次從第二介質板32的通孔和第一介質板31的金屬化過孔穿過並且與u型微帶線4和天線輻射貼片1電性連接。
25.優選地，所述第一介質板31和第二介質板32的材料為aerowave360nk，介電常數為3.6。第一介質板31和第二介質板32之間的間距為3mm。
26.進一步地，在本發明實施例中，所述直槽2的長度為零點中心頻率對應的四分之一個波長；兩條直槽2之間的間距為零點中心頻率對應的二分之一到四分之三個波長，本實施例中，第一直槽101和第二直槽102之間的間距優選為零點中心頻率的四分之三個波長。
27.進一步地，所述u型微帶線4的總長度為零點中心頻率對應的半波長；所述金屬地板5上的u型槽6的總長度為零點中心頻率對應的半波長。
28.本發明實施例中的u型槽、u型微帶線和一對直槽分別對應三個不同的零點，通過改變u型槽、u型微帶線和直槽的長短，可以分別控制三個零點左右移動。天線工作時，第一個零點頻率下的電流會集中在u型槽處，使得天線失配、產生阻帶；第二個零點頻率下的電流會集中在u型微帶線處，使得天線失配、產生阻帶；第三個零點頻率下的電流會集中在直槽附近，且電流方向在直槽的內外兩側相反，導致電流相位相互抵消，使得天線失配，產生阻帶；由此使得本發明的天線具有更加良好的濾波特性。
29.圖5為本發明實施例的天線仿真得到的s參數，從圖中可以看到，本發明實施例中天線的阻抗帶寬為14%（1.97-2.26ghz）。
30.圖6為本發明實施例的天線仿真得到的增益曲線，從圖中可以看到，本發明實施例中天線的最大增益達到7.73db，低頻帶外抑制水平高於17db，高頻帶外抑制水平高於18db。
31.圖7為本發明實施例的天線在中心頻率處的歸一化方向性圖，從圖中可以看到，本發明實施例中天線的e面和h面半功率波束寬度內的交叉極化波比主極化波分別低46db和19db以上。
32.以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。