[发明专利]一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线

说明书

本发明公开了一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；高通滤波偶极子天线单元嵌套在低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。本发明克服了双频段天线嵌套在一起耦合强的问题，实现了双频段天线的小型化和高性能。

技术领域

本发明涉及移动通信中天线领域，具体涉及一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线。

背景技术

在5G通信研究中，大规模MIMO天线技术是用来提升信道容量的关键技术手段。大规模MIMO天线中，天线阵子之间的间距必须足够近以及阵子单元的波束宽度足够宽才能实现更大角度的波束扫描范围，而阵子间距较近又会导致隔离度差的问题，所以天线单元的小型化也很有必要。在大规模MIMO应用中，由于同频段天线阵子之间的间距很小，很难有额外的空间再嵌入另一个频段的天线阵列，即使做了小型化处理之后，将两个频段的天线嵌入在一起，那么这两个频段天线之间的耦合度将会很大，影响两个频段天线的辐射方向图，导致通信质量下降。如果通过每个阵子下方级联滤波器提升隔离度，在大规模MIMO天线阵列的场景下，设计安装成本将显著提升。另一方面，在高频段的应用场景下，滤波器、微带线等电路的损耗更大，对天线的增益影响更大。

近年来，利用滤波天线单元去耦合技术设计频率间隔较小的双频天线受到了关注。具体文献如《A Compact Dual-band Dual-polarized Antenna with FilteringStructures for Sub-6GHz Base Station Applications》，该文献利用滤波天线去耦的原理设计了一款应用在5G频段的双频双极化天线(2.5-2.7GHz&3.3-3.6GHz)，但是两个频段工作的极化状态却不一样，在2.5-2.7GHz工作在0°和90°极化状态，而在3.3-3.6GHz却工作在±45°极化状态，而0°和90°极化状态在实际的基站应用中并不常用，并且这个天线的低频段阵子由碗装阵子组成，口径较大，馈电网络复杂，在大规模MIMO中应用的话成本也会较大。

针对现有技术存在的问题，研究一种双频基站天线间耦合小或占用面积小的天线具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，该天线基于滤波天线去耦原理，无需额外滤波电路、口径更小、隔离度更高，可应用于5G通信双频双极化天线单元。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种紧凑型高隔离双频双极化滤波天线，包括反射地板、低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元，所述低通滤波贴片天线单元包括第一层馈电贴片及第二层寄生贴片，所述第二层寄生贴片位于第一层馈电贴片的上方，所述第一层馈电贴片设置在反射地板的上方，所述第一层馈电贴片和第二层寄生贴片中间都开有方形缝隙；所述高通滤波偶极子天线单元嵌套在所述低通滤波贴片天线中间，两者的中心重合；所述高通滤波偶极子天线单元包括两对振子臂和一对巴伦，所述两对阵子臂位于所述第二层寄生贴片天线上方，所述巴伦垂直插入两层贴片天线中间的缝隙，并连接到反射地板上。本发明克服了双频段天线嵌套在一起耦合强的问题，实现了双频段天线的小型化和高性能。

优选的，所述低通滤波贴片天线单元及高通滤波偶极子天线单元的中心与反射地板中心重合。

优选的，所述第一层馈电贴片及第二层寄生贴片均为方形，两层贴片中间均开有方形缝隙，所述高通滤波偶极子天线单元的垂直巴伦穿过所述的方形缝隙连接在反射地板上。实现了双频天线单元的低剖面和小型化。

优选的，所述低通滤波贴片天线单元通过控制第二层寄生贴片的大小来调节高频段的频率选择性。