无外加滤波电路的滤波贴片天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线移动通信领域的天线，特别涉及一种无外加滤波电路的滤波贴片天线。
【背景技术】
[0002]在无线通信领域中，人们为了充分使用系统所分配的频谱资源，一般将信道之间的频谱间隔设置得很小，另一方面，通信系统中有源器件的非线性作用会产生很多杂波，当杂波落入接收机通带范围内，便会造成邻频干扰。这对无线通信系统中射频前端的频率选择性提出了严苛的要求。在实际应用中，通信系统会进行功率控制，而且在射频前端还会加入带通滤波器模块滤除通带外的杂波，抑制邻频干扰。
[0003]而随着移动通信技术朝着多模块集成化以及单模块多功能化的方向进一步发展，在无线通信系统的射频前端有源部分已经实现了较高程度的集成，如功率放大器、混频器、频率合成器等已经实现了集成。但是无源部分，如滤波器、功分器、天线等，则由于相对较大的电尺寸难以实现多模块的集成。
[0004]目前，将滤波功能和辐射功能集成在一起形成滤波天线主要有四种方案，第一种是在天线的馈电网络中加入滤波结构，第二种是采用介质基片集成波导谐振腔结构，结合缝隙或微带线，第三种是在单极子辐射体上开槽形成超宽带陷波天线，第四种是利用金属腔体结合频率选择性表面的方法。公开号为CN201812933U的实用新型，《一体化滤波天线》，采用了第一种外加电路的方案，这样会带来外加的滤波损耗，而且整体实现体积较大；东南大学的研究团队采用第二种基于介质基片集成波导的方案做了一系列的滤波天线，但是都工作在1GHz以上的X频段(10GHz)，Ku频段(14.4GHz)，Ka频段(38GHz)，并未出现适合工作在3GHz以下覆盖4G-LTE通信频段(如2.3-2.7GHz)和无线局域网WLAN通信频段(2.4GHz)的滤波天线；华南理工大学的实用新型专利，公开号CN102570020A，《一种矩形度良好和阻带带宽可控的超宽带陷波天线》，则采用了第三种方案实现了在UWB频段(3.1-10.6GHz)内具有带阻特性的滤波天线；而采用第四种方案，频率选择性表面容易造成天线辐射性能的恶化，并且腔体的电尺寸数倍于波长，导致天线尺寸较大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种无外加滤波电路的滤波贴片天线，该天线无需外加损耗电路就实现了带通滤波特性，通带边缘陡峭，边带抑制明显，具有良好的频率选择性，在通带内有良好的平坦增益。
[0006]本实用新型的目的通过如下技术方案实现。
[0007]—种无外加滤波电路的滤波贴片天线，包括位于底部的金属反射地板，位于中间的馈电贴片以及位于顶部的寄生贴片；所述馈电贴片两侧各分布有短路探针，馈电贴片上开有U型槽，U型槽开口处的前方也设有一短路探针，U型底部槽闭合处的后方设有一馈电点。
[0008]进一步地，金属反射地板为单独的金属底座，或金属反射地板是双面PCB电路板底部的金属镀层，双面PCB电路板为顶部为馈电贴片，具有矩形金属镀层的单面PCB电路板作为寄生贴片通过塑料螺丝间隔固定在双面PCB电路板的正上方。
[0009]调节所述一种无外加滤波电路的滤波贴片天线的方法，即通过调节馈电贴片和寄生贴片的大小和间距，使通带上侧频段的增益下降，在增益曲线通带的上侧频段产生一个零点，同时通过引入三个所述短路探针和U型槽，使通带下侧频段的增益下降，在增益曲线的通带下侧产生两个零点。
[0010]进一步的，增大馈电贴片和寄生贴片的大小，在增益曲线通带的上侧零点往下频移，减小馈电贴片和寄生贴片的间距，在增益曲线通带的上侧零点往下频移，并且可以获得更好的滚降特性，并且寄生贴片位于馈电贴片的正上方，形成引向器的作用，可以使滤波天线获得较高的增益；
[0011]上述方法中，通过调节馈电贴片和寄生贴片的大小和间距，通带上侧频段的增益迅速下降，在增益曲线通带的上侧频段产生一个零点，同时引入短路探针和U型槽，使通带下侧频段的增益迅速下降，在增益曲线的通带下侧产生两个零点；
[0012]进一步的，短路探针在低频段形成反相电流，使辐射抵消，在增益曲线通带的下侧产生一个零点，在馈电贴片两侧各增加一个短路探针，可以控制增益曲线通带的下侧零点往上频移，提高通带下侧频段的频率选择性。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果:
[0014]1.集成滤波特性和辐射特性，天线自身有滤波性能，通带边缘陡峭，边带抑制明显，具有良好的频率选择特性，无需外加滤波损耗电路，克服了采用外加滤波电路设计滤波天线时损耗大和体积大的缺点；
[0015]2.滤波通带可以覆盖 WCDMA 频段(1920MHz-2170MHz)、4G_LTE D 频段(2300MHz-2700MHz)和无线局域网WLAN 2400MHz频段，并且通带增益平坦，可以实现较高增益，可应用于WCDMA、4G-LTE基站和无线局域网WLAN通信等场景，抑制邻频干扰，提高基站收发信机的性能；
[0016]3.具有带通滤波特性:引入短路探针和U型槽，使通带下侧频段的增益迅速下降，在增益曲线的通带下侧产生两个零点；同时调整寄生贴片到馈电贴片的高度以及寄生贴片和馈电贴片的大小，在增益曲线通带的上侧频段产生零点，这些零点共同作用产生带通滤波特性，克服了 UWB陷波天线只能产生带阻滤波的特性；
[0017]4.整个结构主要由金属贴片、金属化过孔、介质板通孔和U型槽组成，结构简单，设计简便，可以采用廉价的PCB技术加工。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型滤波天线具体实施例1的分解结构示意图；
[0019]图2是本实用新型滤波贴片天线具体实施例1各部分的尺寸关系示意图。
[0020]图3是本实用新型滤波天线具体实施例1的Sll-频率仿真结果图；
[0021]图4是本实用新型滤波天线具体实施例1的增益-频率仿真结果图；
[0022]图5是本实用新型滤波天线具体实施例1在2.5GHz，phi=0deg的辐射方向图；
[0023]图6是本实用新型滤波天线具体实施例1在2.5GHz，phi=90deg的辐射方向图；
[0024]图7是本实用新型滤波天线具体实施例2采用双面PCB板时天线的分解示意图；
[0025]图8是本实用新型滤波贴片天线具体实施例2各部分的尺寸关系示意图；
[0026]图9是本实用新型滤波天线具体实施例2的Sll-频率仿真结果图；
[0027]图10是本实用新型滤波天线具体实施例2的增益-频率仿真结果图；
[0028]图11是本实用新型滤波天线具体实施例2在2.5GHz，phi=0deg的辐射方向图；
[0029]图12是本实用新型滤波天线具体实施例2在2.5GHz，phi=90deg的辐射方向图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术细节进行清晰、详尽的说明，所描述的实施例仅是本实用新型中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0031]参阅图1，本实用新型无外加滤波电路的滤波贴片天线具体实施例1由底部的金属反射地板1、中间的馈电贴片2以及顶部的寄生贴片3组成。三者通过塑料螺丝8穿过各自四角开的通孔连接在一起固定。金属反射地板可以采用黄铜机械加工制成，馈电贴片和寄生贴片则可以采用相对介电常数ε r=2.65，厚度是2-4_的材料加工。
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