CN113036432A - 一种异频滤波天线、异频滤波天线的制作方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线技术领域，提供了一种异频滤波天线、异频滤波天线的制作方法、应用，该异频滤波天线包括天线地板，异频滤波天线还包括：传输网络，设置在天线地板的一侧；天线辐射体，设置在传输网络远离天线地板的一侧，用于在工作频带的低频边带处产生辐射零点；通过将传输网络与天线地板之间在空气介质的作用下直接进行连接，通过传输网络内部采用钣金工艺一体化成型，通过将传输网络与天线辐射体以空气为介质耦合，该天线结构操控便捷，在保证多频系统融合的同时，通过金属空气带线结构取代了印制电路板加工，降低了成本，并采用钣金工艺进行连接固定，也同时缩小了生产加工的难度，提高了生产效率，能够实现广泛生产使用。

Description

一种异频滤波天线、异频滤波天线的制作方法、应用

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种异频滤波天线、异频滤波天线的制作方法、应用。

背景技术

现有基站无线接入侧面临着多制式多频段（2G/3G/4G/5G）子系统共存的挑战，迫使基站天线系统向小型化、低功耗、多频段的方向发展。在有限空间内，不同频段的天线子系统之间相互耦合导致天线阵列的辐射特性发生畸变；

现有多频系统融合的天线阵列去耦一般采用外接双工器实现双频性能，高低频子阵列之间的端口隔离度取决于双工器的滤波效果，但是双工器与天线阵列的连接损耗，势必影响天线阵列的辐射增益，滤波天线由于自身具备一定的滤波辐射性能，在工作频带外的辐射被有效抑制，在工作频带内高效辐射，采用滤波天线作为多频阵列的天线单元，无需双工器；

现有的滤波天线中采用的印制电路板（PCB）加工，成本较高，并且在传输网络与天线辐射体之间通常采用焊接的方式进行固定，生产较为复杂，极易造成生产成本的上升，难以广泛生产应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种异频滤波天线、异频滤波天线的制作方法、应用，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种异频滤波天线，包括天线地板，所述异频滤波天线还包括：

传输网络，所述传输网络设置在所述天线地板的一侧，所述传输网络与所述天线地板通过空气介质相连接，所述传输网络内部通过钣金工艺一体化成型，所述传输网络用于将外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射；

天线辐射体，所述天线辐射体设置在所述传输网络远离所述天线地板的一侧，所述天线辐射体与所述传输网络之间通过空气介质耦合，所述天线辐射体用于在工作频带的低频边带处产生辐射零点。

本发明实施例的另一目的在于提供一种异频滤波天线的制作方法，采用上述的一种异频滤波天线，所述异频滤波天线的制作方法包括以下步骤：通过将所述传输网络与所述天线地板之间在空气介质的作用下进行连接，使所述传输网络接收外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射，再将所述传输网络内部采用钣金工艺一体化成型，将所述传输网络与所述天线辐射体之间以空气为介质耦合，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的异频滤波天线的制作方法在通信基站中的应用。

本发明实施例的提供的上述技术方案，相比于现有技术，具有以下技术效果：

本发明实施例提供的一种异频滤波天线，通过将所述传输网络与所述天线地板之间在空气介质的作用下直接进行连接，形成空气带线结构，使所述传输网络在接收外部信号能量进行传输的同时在高频段抑制天线辐射，将所述传输网络内部采用钣金工艺一体化成型，再通过所述传输网络与所述天线辐射体之间取消焊接，采用空气介质进行耦合，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点，该天线结构操控便捷，在保证多频系统融合的同时，通过金属空气带线结构取代了印制电路板加工，降低了成本，并采用钣金工艺进行连接固定，也同时缩小了生产加工的难度，提高了生产效率，能够实现广泛生产使用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种异频滤波天线的立体结构图；

图2为图1中巴伦与谐振环的立体连接结构示意图；

图3为图1中天线辐射体的结构示意图；

图4为图1中传输网络与天线地板的立体连接结构示意图；

图5为本发明实施例提供的传输网络与常规天线的增益对比曲线图；

图6为本发明实施例提供的异频滤波天线与常规天线的增益对比曲线图。

附图中：1-巴伦；2-谐振环；3-辐射单元；4-寄生单元；5-传输网络；6-天线地板；7-馈电网络。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。为了使本发明的技术方案更加清楚，本领域熟知的工艺步骤及器件结构在此省略。应理解的是，相同的符号始终代表相同的要素。进而，在附图中的各种要素和区域是概略地图示的。因此，本发明的概念不限于显示在附图中的相对大小或间隔。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种异频滤波天线的结构图，包括：

一种异频滤波天线，包括天线地板6，所述异频滤波天线还包括：

传输网络5，所述传输网络5设置在所述天线地板6的一侧，所述传输网络5与所述天线地板6通过空气介质相连接，所述传输网络5用于将外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射；

天线辐射体，所述天线辐射体设置在所述传输网络5远离所述天线地板6的一侧，所述天线辐射体与所述传输网络5通过钣金工艺相连接，所述天线辐射体用于在工作频带的低频边带处产生辐射零点；

在本发明实施例中，本发明实施例通过将所述传输网络5与所述天线地板6之间在空气介质的作用下直接进行连接，形成空气带线结构，使所述传输网络5在接收外部信号能量进行传输的同时在高频段抑制天线辐射，将所述传输网络5内部采用钣金工艺一体化成型，再通过所述传输网络5与所述天线辐射体之间取消焊接，采用空气介质进行耦合，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点，该天线结构操控便捷，在保证多频系统融合的同时，通过金属空气带线结构取代了印制电路板（PCB）加工，降低了成本，并采用钣金工艺进行连接固定，也同时缩小了生产加工的难度，提高了生产效率，能够实现广泛生产使用。

如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述传输网络5包括巴伦1和馈电网络7，所述巴伦1设置在所述天线基板6的一侧，所述馈电网络7设置在所述天线地板6和所述巴伦1之间，所述馈电网络7和所述巴伦1之间采用钣金工艺一体化成型，所述巴伦1的侧边设置有谐振环2，所述谐振环2与所述巴伦1相连接；

通过将所述谐振环2与所述巴伦1相连接，使天线在高频段抑制天线辐射，在相应的频率处无法被有效的激励起来，从而产生有效的辐射零点；

巴伦1，所述巴伦1这里优选设置有四组，也可以根据需求选择，且四组巴伦1对称设置，由于偶极天线属于平衡型天线，而同轴电缆属不平衡传输线，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过，这样一来，就会影响天线的辐射，因此在天线和地之间加入巴伦；

馈电网络7，所述馈电网络7用于给于天线馈电，并将电磁波信号通过所述巴伦1传输至所述天线辐射体；

谐振环2，所述谐振环2采用的是开口谐振环，也可以根据需求选择，所述谐振环2是一种磁性超材料；一对同心的亚波长大小的开口谐振环，可以有效地改变磁导率；开口处形成电容，电荷会在两端积聚，因此，所述谐振环2和所述巴伦1相结合以形成带阻寄生结构，使天线在高频段抑制天线辐射，在相应的频率处无法被有效的激励起来，从而产生有效的辐射零点。

如图5所示，作为本发明的另一种优选实施例，采用了所述谐振环的天线巴伦与常规天线的增益曲线对比显示，所述天线辐射体可在频点4.2GHz呈现滤波特性，增益抑制水平分别为20.6dB。

如图2所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述谐振环2的形状采用矩形；

谐振环2，所述谐振环2的尺寸可以进行相应的改变，所述天线辐射体产生的有效辐射零点的频率与加载枝节线或耦合的环形谐振器的长度成线性反比关系，可以通过控制开口谐振矩形环的尺寸来控制辐射抑制零点的频率。

如图3所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述天线辐射体包括辐射单元3，所述辐射单元3设置在所述传输网络5远离所述天线基板6的一侧，所述辐射单元3的两侧对称设置有寄生单元4，所述寄生单元4与所述辐射单元3相连接；

通过所述辐射单元3与所述寄生单元4相连接，以形成谐振器，从而在工作频带的低频边带处产生一个辐射零点；

辐射单元3，所述辐射单元3是指构成天线基本结构的单元，它能有效地辐射或接收无线电波；所述辐射单元3的形状这里优选采用的是“十”子形，也可以根据需求选择，所述辐射单元3的四边夹角缝隙中均设置有寄生单元4；

寄生单元4，所述寄生单元4优选采用的是闭合三角形，也可以根据需求选择，所述寄生单元4的一个角与所述辐射单元3的交叉角相连接，所述寄生单元4与所述辐射单元3相连接以形成谐振器；

谐振器，所述谐振器是指产生谐振频率的电子元件，产生频率的作用，具有稳定，抗干扰性能良好的特点；谐振器主要起频率控制的作用，就是让某个（应该叫某段）频率信号通过，阻挡其他频率信号，达到选泽的目的，当信号频率和谐振器固有频率相等时，该信号顺利通过就像通过一个小电阻（或导线）一样，当远离固有谐振频率的频率试图通过它就像一个大阻抗；所述谐振器在天线正常工作时，在工作频带的低频边带处产生一个辐射零点。

如图6所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述异频滤波天线和常规天线的增益对比曲线，可以看出在频点2.8GHz、4.1GHz均呈现滤波特性，在3.5GHz工作频带范围之外出现增益抑制，增益抑制水平分别为20.5dB和10.9dB。

如图1所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述天线地板6、所述传输网络5和所述天线辐射体的均采用金属材质；

所述传输网络5、所述天线地板6和所述天线辐射体均采用金属材质，可以采用铜、铁、铝等，所述天线地板6优选采用的是铝，在保证接地的同时，能够对电磁波进行反射，以减少信号干扰。

如图1所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述钣金工艺包括折叠、拼接和成型中的至少一种；

所述传输网络5采用的是金属空气带线结构，所述天线辐射体也为金属结构，所述传输网络5与所述天线辐射体之间可以采用钣金技术加工，一体化成型，在通过折叠、拼接和成型中的至少一种方法后进行连接，从而取消了现有常规设计中的焊接方法，使得生产更加简单，同时也降低了成本。

如图1-6所示，本发明的一个实施例还提供了一种异频滤波天线的制作方法，采用上述的一种异频滤波天线，所述异频滤波天线的制作方法还包括以下步骤：通过将所述传输网络5与所述天线基板6之间在空气介质的作用下进行连接，使所述传输网络5接收外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射，再通过将所述传输网络5与所述天线辐射体采用钣金工艺进行连接，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点；

在本发明实施例中，所述一种异频滤波天线的制作方法步骤如下：

步骤1：根据辐射抑制零点的频率设置所述谐振环2的尺寸；

步骤2：将所述谐振环2与所述巴伦1相连接；

步骤3：将所述传输网络5与所述天线地板6通过空气介质进行连接；

步骤4：通过将所述寄生单元4与所述辐射单元3相连接以形成谐振器，从而形成天线辐射体3；

步骤5：通过将所述天线辐射体3与所述传输网络5采用钣金的工艺进行连接。

在本发明的又一个实施例中，提供一个具体实施案例：

在通信基站中，通过所述异频滤波天线产生的滤波辐射性能，在工作频带外的辐射进行有效的抑制，并在工作频带内进行高效辐射，减少了双工器的使用，并通过所述传输网络5接收外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射，同时所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点，对多频段的天线辐射进行交织排列，从而实现多制式多频段子系统共存。

本发明上述实施例中提供了一种异频滤波天线，并基于该异频滤波天线提供了一种异频滤波天线的制作方法、应用，通过将所述传输网络5与所述天线地板6之间在空气介质的作用下直接进行连接，形成空气带线结构，使所述传输网络5在接收外部信号能量进行传输的同时在高频段抑制天线辐射，将所述传输网络5内部采用钣金工艺一体化成型，再通过所述传输网络5与所述天线辐射体之间取消焊接，采用空气介质进行耦合，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点，该天线结构操控便捷，在保证多频系统融合的同时，通过金属空气带线结构取代了印制电路板（PCB）加工，降低了成本，并采用钣金工艺进行连接固定，也同时缩小了生产加工的难度，提高了生产效率，能够实现广泛生产使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

另外，本申请的技术方案不只局限于上述的实施例，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，从而可以形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种异频滤波天线，包括天线地板，其特征在于，所述异频滤波天线还包括：

传输网络，所述传输网络设置在所述天线地板的一侧，所述传输网络与所述天线地板通过空气介质相连接，所述传输网络内部通过钣金工艺一体化成型，所述传输网络用于将外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射；

天线辐射体，所述天线辐射体设置在所述传输网络远离所述天线地板的一侧，所述天线辐射体与所述传输网络之间通过空气介质耦合，所述天线辐射体用于在工作频带的低频边带处产生辐射零点。

2.根据权利要求1所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述传输网络包括巴伦和馈电网络，所述巴伦设置在所述天线地板的一侧，所述馈电网络设置在所述天线地板和所述巴伦之间，所述巴伦和所述馈电网络之间采用钣金工艺一体化成型，所述巴伦的侧边设置有谐振环，所述谐振环与所述巴伦相连接。

3.根据权利要求2所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述谐振环靠近所述巴伦的一侧设置有开口。

4.根据权利要求2所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述谐振环的形状采用矩形。

5.根据权利要求1所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述天线辐射体包括辐射单元，所述辐射单元设置在所述传输网络远离所述天线地板的一侧，所述辐射单元的两侧对称设置有寄生单元，所述寄生单元与所述辐射单元相连接。

6.根据权利要求5所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述寄生单元的形状采用三角形。

7.根据权利要求1所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述天线地板、所述传输网络和所述天线辐射体均采用金属材质。

8.根据权利要求1所述的一种异频滤波天线，其特征在于，所述钣金工艺包括折叠、拼接和成型中的至少一种。

9.一种异频滤波天线的制作方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的一种异频滤波天线，所述异频滤波天线的制作方法包括以下步骤：通过将所述传输网络与所述天线地板之间在空气介质的作用下进行连接，使所述传输网络接收外部信号能量进行传输并在高频段抑制天线辐射，再将所述传输网络内部采用钣金工艺一体化成型，将所述传输网络与所述天线辐射体之间以空气为介质耦合，使所述天线辐射体在工作频带的低频边带处产生辐射零点。

10.一种如权利要求9所述的一种异频滤波天线的制作方法在通信基站中的应用。

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