一種能抑制高頻諧波的濾波天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種濾波天線，尤其是一種能抑制高頻諧波的濾波天線，屬于無線移 動通信領域。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術的快速發展，射頻微波器件要求在尺寸上更緊湊，各種多功能 器件的發展被證明是解決這一問題的好辦法，傳統的濾波器和天線是兩個獨立的器件，在 無線通信系統中是單獨設計的，濾波天線是天線與濾波器的集成而具有兩種器件的功能。
[0003] 最近幾年有許多關于濾波天線的研究，文獻[1]提出了一種濾波器和天線綜合設 計的方法;文獻[2]_[4]綜合出來的濾波天線具有良好的頻率選擇性;文獻[5]通過引入短 路過孔;文獻[6]通過加入一個寄生單元讓天線具有更好的矩形度。
[0004] 上述濾波天線雖然具有良好的濾波選擇性，但它們無法抑制高次諧波，高次諧波 的輻射會造成額外的功率損耗，而且產生信號干擾。
[0005] 參考文獻：
[0006] [1]C.T.ChuangandS.J.Chung，"Synthesisanddesignofanewprinted filteringantenna，'，IEEETrans.AntennasPropag·，vol·59，no·3，pp·1036-1042， Mar.2011.
[0007] [2]W.-J.Wu，Y._Z.Yin，S.-L.Zuo，Z._Y.Zhang，andJ.-J.Xie，"Anewcompact filter-antennaformodernwirelesscommunicationsystems，'，IEEEAntennas WirelessPropag.Lett..，vol.10，pp.1131_1134,2011.
[0008] [3]C.-T.ChuangandS.-J.ChungUAcompactprintedfilteringantenna usingaground-intrudedcoupledlineresonator'，，IEEETrans.AntennasPropag·， vol.59，no.10，pp.3630-3637，Oct.2011.
[0009] [4]C.-K.LinandS.-J.ChungUAcompactfilteringmicrostripantenna withquasi-ellipticbroadsideantennagainresponse"，IEEEAntennasWireless Propag.Lett·，vol·10，pp·381-384,2011·
[0010] [5]S·W·Wong，T·G·Huang，C·X·Mao，Z·N·Chen，andQ·X·Chu"Planarfi1tering ultra-wideband(UWB)antennawithshortingpins'，，IEEETrans.AntennasPropag·， vol·61，no·2，pp·948-953，Feb·2013·
[0011] [6]J.Wu，Z.Zhao，Z.Nie，andQ.Liu，"Aprintedunidirectionalantennawith improvedupperband-edgeselectivityusingaparasiticloop'，，IEEE Trans.AntennasPropag.，vol·63，no·4，pp·1832-1873，Apr·2015〇
【發明內容】
[0012] 本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種能抑制高頻諧波的濾 波天線，該濾波天線不僅具有高矩形度的特點，而且能有效地抑制有害諧波。
[0013]本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：
[0014] 一種能抑制高頻諧波的濾波天線，包括介質板、階梯阻抗諧振器、階梯阻抗對稱振 子、低通濾波器以及饋電單元，所述階梯阻抗諧振器和階梯阻抗對稱振子均設置在介質板 的頂層，階梯阻抗諧振器靠近階梯阻抗對稱振子，一起組成天線單元；
[0015]所述低通濾波器的上導體設置在介質板的頂層，并與階梯阻抗對稱振子的左臂相 接，低通濾波器的下導體設置在介質板的底層，并通過一個過孔與階梯阻抗對稱振子的右 臂相接；
[0016]所述饋電單元的上導體設置在介質板的頂層，并與低通濾波器的上導體相接，饋 電單元的下導體設置在介質板的底層，并與低通濾波器的下導體相接，饋電單元的上導體 在介質板底層上的投影位于饋電單元的下導體中心處。
[0017]作為一種優選方案，所述低通濾波器的上導體包括相連的第一帶狀線和第一直角 三角形結構，所述低通濾波器的下導體包括相連的第二帶狀線和第二直角三角形結構，所 述第一直角三角形結構與階梯阻抗對稱振子的左臂相接，所述第二直角三角形結構通過一 個過孔與階梯阻抗對稱振子的右臂相接，所述第一帶狀線與第二帶狀線相互平行。
[0018]作為一種優選方案，所述饋電單元的上導體的一端與低通濾波器的上導體相接， 另一端位于介質板頂層的下邊緣處，并與同軸線相接;所述饋電單元的下導體的一端與低 通濾波器的下導體相接，另一端位于介質板底層的下邊緣處。
[0019] 作為一種優選方案，所述同軸線為50歐姆的同軸線。
[0020] 作為一種優選方案，所述饋電單元的上導體為矩形微帶線。
[0021] 作為一種優選方案，所述饋電單元的下導體為漸變微帶線。
[0022] 作為一種優選方案，所述漸變微帶線為左右兩邊呈橢圓形漸變的微帶線。
[0023]作為一種優選方案，所述階梯阻抗諧振器呈凹形狀。
[0024]作為一種優選方案，所述介質板采用厚度為0.8mm，介電常數為2.55的PCB板。
[0025] 作為一種優選方案，所述天線單元和低通濾波器的總面積為34_X33mm。
[0026]本發明相對于現有技術具有如下的有益效果：
[0027] 1、本發明的濾波天線中，階梯阻抗諧振器和階梯阻抗對稱振子設置在介質板的頂 層，并組成天線單元，階梯阻抗對稱振子作為主輻射單元，可以將高次諧波往高頻移，減少 高次諧波對輻射的影響，而階梯阻抗諧振器階靠近階梯阻抗對稱振子，是一個寄生的階梯 阻抗諧振器，可以在高頻阻帶增加一個輻射零點，提高天線的選擇性;此外，低通濾波器可 以進一步消除諧波，使天線單元的高頻阻帶得到進一步的提高。
[0028] 2、本發明的濾波天線經過實驗結果表明，有25 %的分數帶寬，在2.5GHz到3.3GHz 的頻率范圍內回波損耗小于-10dB，并且在4.0GHz到14.0GHz的頻率范圍內沒有諧波的輻 射;同時，通帶內的輻射增益大約為2.5dBi，比高頻阻帶的最大增益高出10.3dBi。
[0029] 3、本發明的濾波天線具有緊湊的結構、寬阻帶和饋電簡單的優點，可以在無線通 信中有一系列的應用。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明的濾波天線立體結構示意圖。
[0031] 圖2為本發明的濾波天線平面結構示意圖。
[0032]圖3為圖2所示結構中各個部分的物理量標示圖。
[0033]圖4為本發明的濾波天線的回波損耗|S11|仿真與測試結果曲線圖。
[0034]圖5為本發明的濾波天線的增益仿真與測試結果曲線圖。
[0035]圖6為本發明的濾波天線在頻率為2.9GHz時Η面的輻射方向圖。
[0036]圖7為本發明的濾波天線在頻率為2.9GHz時Ε面的輻射方向圖。
[0037] 其中，1-介質板，2-階梯阻抗諧振器，3-階梯阻抗對稱振子，4-低通濾波器，5-饋電 單元，6-第一帶狀線