[发明专利]一种具有宽带及滤波特性的贴片天线

说明书

本发明公开了一种具有宽带及滤波特性的贴片天线，其包括金属底板、与所述金属底板相贴设置的介质基板、设置在所述介质基板表面上的第一谐振单元和与所述第一谐振单元耦合的第二谐振单元、位于所述介质基板上方的辐射贴片、与所述第一谐振单元连接且穿过所述介质基板和所述金属底板的馈电部件内导体、设置在所述金属底板表面上且与所述馈电部件内导体连通的馈电部件外导体。本发明克服了现有贴片天线带宽窄、增益低和较差的滤波特性的缺点和现实情况，满足了无线通信系统中对天线宽频带、高增益和优良滤波特性的需求。

【技术领域】

本发明属于通讯技术领域，特别是涉及一种具有宽带及滤波特性的贴片天线。

【背景技术】

贴片天线以其低剖面、体积小、易共形等优点被广泛应用于无线通信系统。传统的贴片天线由一个具有特定形状的金属贴片和金属接底板构成，并在二者中间填充电介质将其分隔，通常采用同轴探针馈电的方法对贴片进行馈电。

目前，高速率、大容量和高集成度是移动通信系统的发展趋势。因此，天线的工作带宽、增益和低剖面被视为重要的技术指标。然而，传统的贴片天线相对带宽较窄，为了改善贴片天线的工作带宽，通常用改善馈电结构、增加介质板厚度以及在辐射元上加载缝隙等方法实现。如专利申请号为：CN201610652447，专利名称为《L型探针馈电宽频带圆极化贴片天线》的中国专利提出了一种采用L型馈电部件对贴片天线耦合馈电以增加带宽的技术。该贴片天线由位于接底板与贴片之间的L型探针耦合馈电，探针的一部分与接底板垂直，另一部分与底板平行，两部分的长度经过精心设计后，可有效提升贴片天线的带宽。另外，在贴片天线中增加介质板厚度和加载U型缝隙的方法也可以使带宽明显增大。

然而，上述现有的技术方法都不理想。采用L型探针耦合馈电会导致天线的剖面增加，并使交叉极化和方向图对称性恶化，而加载U型槽会使天线的远场方向图变形以及交叉极化变差等问题。因此，既展宽贴片天线的工作频带又改善天线的辐射特性，是无线通信领域亟待解决的难题。

此外，为了提升无线通信系统的集成度，将天线和滤波器集成设计具有重要意义。天线和滤波器作为射频前端的两个重要元件，通常被独立设计，然后通过电缆直接连接。在传统天线和滤波器设计过程中，假设所有端口的阻抗为恒定50欧姆。然而，实际上天线是谐振型器件，其输入阻抗不仅不恒定，而且是个复数。因此，滤波器和天线直接级联后，其整体响应的选择特性会恶化。此外，天线和滤波器分离独立设计，也增加了插入损耗，降低了系统的效率。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种具有宽带及滤波特性的贴片天线，克服了现有贴片天线带宽窄、增益低和较差的滤波特性的缺点和现实情况，满足了无线通信系统中对天线宽频带、高增益和优良滤波特性的需求。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种具有宽带及滤波特性的贴片天线，其包括金属底板、与所述金属底板相贴设置的介质基板、设置在所述介质基板表面上的第一谐振单元和与所述第一谐振单元耦合的第二谐振单元、位于所述介质基板上方的辐射贴片、与所述第一谐振单元连接且穿过所述介质基板和所述金属底板的馈电部件内导体、设置在所述金属底板表面上且与所述馈电部件内导体连通的馈电部件外导体。

进一步的，所述第一谐振单元为一轴对称结构，且所述第二谐振单元包括对称设置在所述第一谐振单元两侧的两个分支单元。

进一步的，两个所述分支单元均呈U型结构。

进一步的，所述第一谐振单元包括位于中部的且与所述馈电部件内导体连接的连接部、自所述连接部两端对称向两侧延伸设置的谐振分支。

进一步的，所述谐振分支包括与所述分支单元一边平行耦合的辐射体。

进一步的，所述辐射体中部设置有开口。

进一步的，所述第一谐振单元和所述第二谐振单元位于所述介质基板的上表面，所述介质基板下表面与所述金属底板相贴。