一种低干扰宽频滤波振子以及天线阵列

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体的说是一种低干扰宽频滤波振子以及天线阵列。

背景技术

不管是国内还是国外，在通信行业高速发展的情况下，运营商面临着严重的应用成本问题。而4G+5G的联合布网方案，无疑是目前提升基站容量和用户体验的最佳选择。对于天线厂商来说，4G+5G的多频多阵列天线结构复杂，天线尺寸大，成本高，如果压缩尺寸，就容易造成不同频段间的耦合影响，使用质量下降。

所以如何解决多频多阵列天线的尺寸问题，如何解决阵列间干扰一直是天线厂商的技术难题。而解决此难题的关键在于如何实现天线振子单元间的去耦，使不同频段的单元交织使用时，相互间的影响得以消除。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低干扰宽频滤波振子以及天线阵列，特用于4G多频多阵列天线、4G+5G双系统天线，其特殊的滤波结构能够使交织放置的紧凑型天线保持单频天线的性能，同时也控制了天线尺寸，降低成本。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种低干扰宽频滤波振子，包括从上至下依次连接的辐射面、巴仑和接地座，辐射面由呈正交设置的四个振子臂组成，四个振子臂按对角线对称设置，位于一条对角线上的两个振子臂组成一个振子极化，位于另一条对角线上的两个振子臂组成另一个振子极化；

每一个振子臂的首端上表面均设有一个与巴仑相连接的馈电点，馈电点未端两侧下方各耦合一个位于振子臂下表面上的耦合滤波结构，馈电点和耦合滤波结构形成第一集总式LC电路，馈电点的末端两侧分别依次连接有一组串联的第二集总式LC电路和分布式LC电路，位于同一振子臂上的两条分布式LC电路的未端耦合连接。

振子臂为PCB双层覆铜材料制成。

耦合滤波结构由相串联的高阻线和第一电容组成。

分布式LC电路为渐变形状的金属微带线，金属微带线由首端向未端由小变大。

馈电点为由辐射面的中部向外侧延伸的三角形结构。

第二集总式LC电路由交替相串联的第二电容和第一电感组成。

第一电感为弯折形状的金属微带线。

金属微带线向对角线方向弯折。

一种天线阵列，包括反射板和若干高频振子，还包括所述的若干低干扰宽频滤波振子，低干扰宽频滤波振子的端面高于所述的若干高频振子的端面，所述的高频振子、低干扰宽频滤波振子排布在反射板上。

本发明有益效果是：振子通过集总式LC电路与分布式LC电路共同使用的方法，使多频多阵列组合天线阵列能够避免与邻近阵列间的干扰，其特殊的多重滤波结构能够直接覆盖于高频阵列的上方，从而有效缩小天线尺寸，提升天线交织阵列的性能，并且结构简单，安装方便，成本低廉。

宽频滤波振子的使用基于基站天线，在多频多阵列的天线中使用时，能有效降低系统间的干扰性，同时使阵列可以形成紧凑型放置，减小天线尺寸，降低运营成本，提升基站容量和提升用户体验。

附图说明

图1为本发明低干扰宽频滤波振子的辐射面示意图；

图2为本发明低干扰宽频滤波振子的侧视示意图；

图3为本发明低干扰宽频滤波振子辐射面的背面结构示意图；

图4为本发明辐射面上单个振子臂的滤波结构示意图；

图5为本发明天线阵列局部图；

图6为本发明使用滤波振子的阵列方向图；

图7为本发明使用非滤波振子的阵列方向图。

具体实施方式

一种低干扰宽频滤波振子，包括从上至下依次连接的辐射面1、巴仑2和接地座3；辐射面1的正面如图1所示，位于振子最上方，辐射面为十字型，与半波振子原理相同，巴仑2位于振子中部，对辐射面进行馈电和支撑作用。如图2所示，巴仑采用PCB双面覆铜材料，一面是阻抗匹配的微带线，另一面是接地片。在巴仑2下方有一个接地座3，接地座3放置于天线的反射板上，与反射板形成耦合接地的方式。

辐射面1由呈正交设置的四个振子臂1a、1b、1c、1d组成，四个振子臂1a、1b、1c、1d按对角线对称设置，位于一条对角线上的两个振子臂1a、1c组成一个振子极化，位于另一条对角线上的两个振子臂1b、1d组成另一个振子极化，从而振子包含了±45°双极化。

每一个振子臂的首端上表面均设有一个与巴仑相连接的馈电点101，四个馈电点位于辐射面1的中部位置，如图3、图4所示，馈电点101未端两侧下方各耦合一个位于振子臂下表面上的耦合滤波结构4，馈电点101和耦合滤波结构4形成第一集总式LC电路，馈电点101和耦合滤波结构4通过介质板耦合连接，产生了电感和电容串联的效果，从而形成一个集总式的LC电路，对特定范围内的电磁波产生抑制作用。

如图4所示，馈电点的末端两侧分别依次连接有一组串联的第二集总式LC电路5和分布式LC电路6，位于同一振子臂上的两条分布式LC电路的未端耦合连接。第二集总式LC电路位于振子臂的中部，进行更宽频段的滤波，集总式LC电路与分布式LC电路串联后，振子的滤波效果比单独的集总式滤波结构或分布式滤波结构有了明显提升，单元的带宽也比常规单元提升了30~40%。

振子臂为PCB双层覆铜材料制成。或者通过塑料支架配合铜片制成。

如图3所示，耦合滤波结构由相串联的高阻线401和第一电容402组成。

如图4所示，分布式LC电路为渐变形状的金属微带线，金属微带线由首端向未端由小变大。

馈电点101为由辐射面的中部向外侧延伸的三角形结构，用于扩展带宽和限制单元的波宽。

第二集总式LC电路由交替相串联的第二电容501和第一电感502组成。

第一电感502为弯折形状的金属微带线。

金属微带线向对角线方向弯折，即可以减小振子形状，也可实现良好的滤波效果。

一种天线阵列，包括反射板和若干高频振子，还包括上述的若干低干扰宽频滤波振子，低干扰宽频滤波振子的端面高于所述的若干高频振子的端面，所述的高频振子、低干扰宽频滤波振子排布在反射板上。

图5为本发明宽频滤波振子使用于多频多阵列的天线中的实施例，在使用滤波振子后，阵列中的高频方向图如图6所示，而非采用滤波振子的高频方向图如图7所示。显而易见，在使用滤波振子后，高频阵列的方向图更加收敛，平均增益更高。

通过调节振子辐射面上的分布式LC电路或者集总式LC电路的数量和位置，皆可产生更多以上的实施例，所以在本专利的指引下，相应的设计和产品均应纳入本专利保护范围之内。