本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小型濾波天線，可用于無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中無限信號的發(fā)射與接收。

背景技術(shù)：

天線作為無線通信系統(tǒng)中重要的部件，不僅可以輻射或者接收有用的射頻信號，而且對于不在其工作頻段內(nèi)的其他無用或者有害信號，天線也會進(jìn)行無差別的輻射或者接收。在某些情況下，這種不利因素會對天線發(fā)射和接收系統(tǒng)造成較大的干擾。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，作為無線通信系統(tǒng)中重要組成部分的天線，其設(shè)計(jì)技術(shù)也隨著系統(tǒng)技術(shù)的演進(jìn)而不斷發(fā)展和提高。天線小型化的需求愈發(fā)迫切，已經(jīng)成為了未來天線的發(fā)展趨勢。

為了消除無用或有害信號對通信系統(tǒng)的干擾，通常在天線的饋電網(wǎng)絡(luò)加入濾波器來過濾這些信號，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，也增加了成本。Neema C Babu和Sreedevi K Menon在2016年國際會議上提出的“Design of an Open Loop Resonator Based Filtering Antenna for WiFi Applications”中將一個(gè)帶通濾波器串聯(lián)在微帶天線上，實(shí)現(xiàn)了濾波特性，然而造成了增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，也沒有實(shí)現(xiàn)天線的小型化。這些不利因素將會極大影響到無線通信的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種小型濾波天線，用于解決現(xiàn)有濾波天線尺寸大的問題。

本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是：通過將濾波器嵌入到天線之中，并與天線共同諧振，實(shí)現(xiàn)其小型化。整個(gè)天線包括:輻射振子1、饋電微帶線2、濾波器3、介質(zhì)板4和饋電端口5，輻射振子1包括左輻射片11、右輻射片12和矩形金屬片13，其特征在于：

左輻射片11、右輻射片12和矩形金屬片13印制在介質(zhì)板4的上層；饋電微帶線2和濾波器3均印制在介質(zhì)板4的下層；

饋電微帶線2采用倒“L”形結(jié)構(gòu)；

濾波器3位于左輻射片11與右輻射片12之間，且靠近于饋電微帶線2的左側(cè)，并與饋電微帶線2的底部相連。

進(jìn)一步，倒“L”形結(jié)構(gòu)，是由一段彎折的橫金屬線和倒“T”形豎金屬線依次連接組成，其中，橫金屬線的線寬W1為0.2-1mm，線長L1為3-7mm；豎金屬線較寬的線寬W2為0.6-1.2mm，線長L2為0.5-1.2mm；豎金屬線較細(xì)的線寬W3為0.1-0.3mm，線長L3為2-6mm。

進(jìn)一步，左輻射片11與右輻射片12結(jié)構(gòu)相同，且它們的底部均與矩形金屬片13相連，該左右輻射片11，12均為由一橫一豎的兩個(gè)矩形片組成的倒“L”形結(jié)構(gòu)，其橫矩形片的寬度W4為1-4mm，長度L4為10-15mm；豎矩形片的寬度W5為1-3mm，長度L5為8-10mm；該矩形金屬片13高度H1為1-2mm，寬度W6為4-10mm，且W6>W5。

進(jìn)一步，所述濾波器3由一段彎折的金屬線和一個(gè)矩形片組成,該彎折的金屬線的長L6為4-7mm，線寬W7＝W3；該矩形片的高度H2為1.1-1.4mm，寬度W8為0.8-1.6mm。

進(jìn)一步，所述介質(zhì)板4采用“T”形結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)板4橫板的長度L7為30-50mm，且L7>L4，寬度W9為2-5mm，且W9>W4；豎板長度L8為9-11mm，且L8>L5，寬度W10＝W6；該介質(zhì)板厚度H3為0.2-1mm。

進(jìn)一步，饋電端口5分別與右輻射片12和饋電微帶線2相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明由于將濾波器3限制在左輻射片11與右輻射片12之間，且靠近于饋電微帶線2的左側(cè)的區(qū)域內(nèi)，并連接在饋電微帶線之上，無需增加新的空間和饋電線長度，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化。

2、本發(fā)明由于采用的濾波器3是在天線工作帶外產(chǎn)生諧振，使得濾波天線具有2個(gè)倍頻的帶外抑制特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明三種實(shí)施例的回波損耗S11仿真圖；

圖3為本發(fā)明三種實(shí)施例的增益仿真圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1在2.9GHz處的方向圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2在2.7GHz處的方向圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例3在3.1GHz處的方向圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和技術(shù)效果作進(jìn)一步描述，應(yīng)該理解此處描述的具體實(shí)施例僅用于對本發(fā)明的解釋，不視為對本發(fā)明的限制。

參見圖1，以下給出三種實(shí)施例，其中圖1a為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖，圖1b為本發(fā)明的參數(shù)標(biāo)注圖，圖1c為本發(fā)明的側(cè)視圖。

實(shí)施例1：中心頻率在2.9GHz的天線結(jié)構(gòu)與參數(shù)。

本實(shí)例的小型濾波天線包括，輻射振子1、饋電微帶線2、濾波器3、介質(zhì)板4和饋電端口5。輻射振子1包括左輻射片11、右輻射片12和矩形金屬片13，左輻射片11與右輻射片12結(jié)構(gòu)相同，且它們的底部均與矩形金屬片13相連。該左輻射片11和右輻射片12均為由一橫一豎的兩個(gè)矩形片組成的倒“L”形結(jié)構(gòu)，其橫矩形片的寬度W4為3.5mm，豎矩形片的寬度W5為2mm，橫矩形片的長度L4為13.5mm，豎矩形片的長度L5為9mm。該矩形金屬片高度H1為1mm，寬度W6為9mm。左輻射片11位于介質(zhì)板4上層的左邊，右輻射片12位于介質(zhì)板4上層的右邊，矩形金屬片13位于介質(zhì)板4上層的下邊。饋電微帶線2印制在介質(zhì)板4豎板下層的右上角，濾波器3印制在介質(zhì)板4豎板下層的右下角。饋電微帶線2為倒“L”形結(jié)構(gòu)，其由一段彎折的橫金屬線和倒“T”形豎金屬線依次連接組成，其中，橫金屬線的線寬W1為0.5mm，豎金屬線較寬的線寬W2為1mm，豎金屬線較細(xì)的線寬W3為0.2mm，橫金屬線的線長L1為6mm，豎金屬線較寬的線長L2為1mm，豎金屬線較細(xì)的線長L3為5.5mm。濾波器3由一段彎折的金屬線和一個(gè)矩形片連接組成。濾波器3位于左輻射片11與右輻射片12之間，且靠近于饋電微帶線2的左側(cè)，并與饋電微帶線2的底部相連。濾波器3由一段彎折的金屬線和一個(gè)矩形片組成,該彎折的金屬線的長L6為5mm，線寬W7為9mm,矩形片的高度H2為1.2mm，寬度W8為1mm。介質(zhì)板4采用“T”形結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)板4橫板的長度L7為38mm，寬度W9為4mm；豎板長度L8為10mm，寬度W10為9mm；介質(zhì)板厚度H3為0.5mm。饋電端口5分別與右輻射片12和饋電微帶線2相連。

實(shí)施例2：中心頻率在2.7GHz的天線結(jié)構(gòu)與參數(shù)

本實(shí)例的天線結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其包括，輻射振子1、饋電微帶線2、濾波器3、介質(zhì)板4和饋電端口5。輻射振子1的左輻射片11與右輻射片12的底部通過矩形金屬片13相連，每個(gè)輻射片由一橫一豎的兩個(gè)矩形片組成，其橫矩形片的寬度W4為1mm，豎矩形片的寬度W5為1mm，橫矩形片的長度L4為15mm，豎矩形片的長度L5為9.5mm。該矩形金屬片高度H1為1.5mm，寬度W6為6mm。饋電微帶線2為倒“L”形結(jié)構(gòu)，其由一段彎折的橫金屬線和倒“T”形豎金屬線依次連接組成，其中，橫金屬線的線寬W1為0.4mm，豎金屬線較寬的線寬W2為0.8mm，豎金屬線較細(xì)的線寬W3為0.3mm，橫金屬線的線長L1為5mm，豎金屬線較寬的線長L2為0.8mm，豎金屬線較細(xì)的線長L3為6mm。濾波器3由一段彎折的金屬線和一個(gè)矩形片組成,該彎折的金屬線的長L6為5.5mm，線寬W7為0.3mm,矩形片的高度H2為1.4mm，寬度W8為1.1mm。介質(zhì)板4采用“T”形結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)板4橫板的長度L7為44mm，寬度W9為4mm；豎板長度L8為9.2mm，寬度W10為6mm；介質(zhì)板厚度H3為0.3mm。

實(shí)施例3：中心頻率在3.1GHz的天線結(jié)構(gòu)與參數(shù)。

本實(shí)例的天線結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其包括，輻射振子1、饋電微帶線2、濾波器3、介質(zhì)板4和饋電端口5。輻射振子1的左輻射片11與右輻射片12的底部通過矩形金屬片13相連，每個(gè)輻射片由一橫一豎的兩個(gè)矩形片組成，其橫矩形片的寬度W4為1.5mm，豎矩形片的寬度W5為3mm，橫矩形片的長度L4為10mm，豎矩形片的長度L5為9mm。該矩形金屬片高度H1為1mm，寬度W6為10mm。饋電微帶線2為倒“L”形結(jié)構(gòu)，其由一段彎折的橫金屬線和倒“T”形豎金屬線依次連接組成，其中，橫金屬線的線寬W1為1mm，豎金屬線較寬的線寬W2為1.2mm，豎金屬線較細(xì)的線寬W3為0.3mm，橫金屬線的線長L1為5.6mm，豎金屬線較寬的線長L2為1mm，豎金屬線較細(xì)的線長L3為6.5mm。濾波器3由一段彎折的金屬線和一個(gè)矩形片組成,該彎折的金屬線的長L6為7mm，線寬W7為0.3mm,矩形片的高度H2為1.1mm，寬度W8為1mm。介質(zhì)板4采用“T”形結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)板4橫板的長度L7為32mm，寬度W9為5mm；豎板長度L8為8.5mm，寬度W10為7mm；介質(zhì)板厚度H3為0.8mm。

三種實(shí)施例的效果可通過以下仿真進(jìn)一步說明：

1.仿真軟件

采用商業(yè)仿真軟件HFSS，其版本為ver.15。

2.仿真內(nèi)容

仿真1，對上述三個(gè)實(shí)例的回波損耗S11分別在2-7GHz范圍內(nèi)進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，實(shí)例1的天線在2.75-3.1GHz頻率上的回波損耗S11≤-10dB,在其他頻段S11接近于0dB；實(shí)例2的天線在2.55-2.9GHz頻率上的回波損耗S11≤-10dB,在其他頻段S11接近于0dB；實(shí)例3的天線在2.95-3.3GHz頻率上的回波損耗S11≤-10dB,在其他頻段S11接近于0dB，說明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了天線兩倍頻的帶外抑制特性。

仿真2，對上述三個(gè)實(shí)例的增益在2-7GHz范圍內(nèi)進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，實(shí)例1的天線在3.1-7GHz頻率上增益較低；實(shí)例2的天線在2.9-6.8GHz頻率上增益較低；實(shí)例1的天線在3.3-7GHz頻率上增益較低，證明了天線具有兩倍頻的帶外抑制特性。

仿真3，對實(shí)例1遠(yuǎn)場輻射方向圖在2.9GHz處進(jìn)行仿真計(jì)算，獲得天線在E面和H面的輻射方向圖如圖4所示。由圖4可知，本實(shí)例1的天線在2.9GHz處具有著良好的全向輻射特性。

仿真4，對實(shí)例2遠(yuǎn)場輻射方向圖在2.7GHz處進(jìn)行仿真計(jì)算，獲得天線在E面和H面的輻射方向圖如圖5所示。由圖5可知，本實(shí)例2的天線在2.7GHz處具有著良好的全向輻射特性。

仿真5，對實(shí)例3遠(yuǎn)場輻射方向圖在3.1GHz處進(jìn)行仿真計(jì)算，獲得天線在E面和H面的輻射方向圖如圖6所示。由圖6可知，本實(shí)例3天線在3.1GHz處具有著良好的全向輻射特性。

以上三個(gè)實(shí)例仿真結(jié)果說明，本發(fā)明在小型化的結(jié)構(gòu)下仍具有良好的天線帶外兩倍頻抑制特性。

以上是對本發(fā)明及其實(shí)施方案的描述，這些描述應(yīng)該視為是說明性的，而非限定性的。顯然，本領(lǐng)域的工程技術(shù)人員可據(jù)本發(fā)明的思想做具體的操作實(shí)施或參數(shù)的變更，自然也可以據(jù)以上所述對實(shí)施方案做一系列變更，但這都應(yīng)被視為本發(fā)明的涉及范圍。