一种滤波装置、基站天线及基站设备的制作方法

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种滤波装置、基站天线及基站设备。


背景技术：

2.随着第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology，5g)的迅猛发展，为了实现万物互连的目标，越来越多的网络业务正在不断兴起。在此背景下，基站天线的性能也需要随之不断提升。
3.图1为基站天线与终端之间进行通信的示意图，如图1所示，基站天线101可以包括发射端tx和接收端rx，终端102可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等设备。基站天线101与终端102之间可以进行信号传输，当基站天线101的发射端tx将信号远距离传输至终端102时，由于经过很长的几何路径传输，使信号衰减较为严重。类似地，当信号被终端102接收后再传回至基站天线101的接收端rx时，信号会再次衰减。使基站天线101的接收端rx接收到的信号的功率本身较低。此外，在信号传输过程中，还可能会同时引入带外信号，带外信号指的是通信传输所需频带以外的信号，带外信号可以是基站天线内部的天线辐射的信号，也可以是外部通信设备辐射的信号。带外信号进入基站天线101的接收端rx，会导致非常严重的信号干扰现象，进而导致通话串音、接收端rx的灵敏度下降、信号失真等问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种滤波装置、基站天线及基站设备，用以解决基站天线信号干扰严重的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种滤波装置，该滤波装置可以包括：多个频选单元，每一个频选单元可以包括：立面频选结构和平面频选结构。立面频选结构为筒状，立面频选结构包括相对设置的第一端和第二端，每一个频选单元至少在立面频选结构的第一端设有平面频选结构。立面频选结构可以包括：第一介质基材，以及位于第一介质基材表面的至少两个第一导电图案，立面频选结构中的各第一导电图案隔离设置，第一介质基材用于围成立面频选结构，每一个第一导电图案用于滤波。平面频选结构可以包括：第二介质基材，以及位于第二介质基材表面的至少一个第二导电图案，每一个第二导电图案用于滤波。
6.本技术实施例提供的滤波装置中，该滤波装置包括多个频选单元，每一个频选单元包括立面频选结构和平面频选结构。立面频选结构中设有具有滤波作用的第一导电图案，平面频选结构中设有具有滤波作用的第二导电图案，并且，立面频选结构为筒状，频选单元至少在立面频选结构的第一端设有平面频选结构，立面频选结构中设有至少两个第一导电图案，因而，该滤波装置可以提供不同的极化方向，可以实现三维滤波效果。通过立面频选结构与平面频选结构的滤波作用结合，可以使滤波装置所需通带频段内的信号具有较高的透过率，带外信号具有较高的截止速率。将本技术实施例中的滤波装置应用于基站天线中，可以有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号。此外，立面频选结构为筒状，即频选单元内部是空心的，并且，立面频选
结构和平面频选结构均包括介质基材和导电图案，频选单元的结构较简单，使得滤波装置的厚度较薄且重量较轻。
7.本技术实施例中，可以将各频选单元设置为摆放方位一致，即各频选单元可以按照立面频选结构的第一端指向第二端的方向一致的方位设置。将本技术实施例中的滤波装置应用于基站天线中，可以将立面频选结构的第一端指向第二端的方向设置为与天线信号的辐射方向大致一致，这样，天线信号可以射向频选单元，并穿过平面频选结构和筒状的立面频选结构，经频选单元的滤波作用，可以滤除带外信号。
8.在实际应用中，滤波装置中的多个频选单元可以在垂直于第一方向上的平面内排列，第一方向与立面频选结构的第一端指向第二端的方向一致，例如，滤波装置中的多个频选单元可以沿第二方向和第三方向呈阵列排布，第二方向和第三方向可以均与第一方向垂直。当然，滤波装置中的多个频选单元也可以按照其他方式排列，此处不做限定。在一种可能的实现方式中，滤波装置中的多个频选单元可以分为多个频选单元层，每一个频选单元层可以包括多个频选单元，每一个频选单元层中的各频选单元可以在同一平面内排布。
9.在本技术的一些实施例中，每一个频选单元可以仅在立面频选结构的第一端设有平面频选结构。在本技术的另一些实施例中，每一个频选单元也可以在立面频选结构的第一端和第二端均设有平面频选结构，可以根据实际需要进行设置。
10.在具体实施时，第一导电图案可以位于第一介质基材的内表面和/或外表面，也就是说，可以在第一介质基材的内表面设置第一导电图案；或者，可以在第一介质基材的外表面设置第一导电图案；或者，可以在第一介质基材的内表面和外表面均设置第一导电图案。类似地，第二导电图案可以位于第二介质基材的内表面和/或外表面，也就是说，可以在第二介质基材的内表面设置第二导电图案；或者，可以在第二介质基材的外表面设置第二导电图案；或者，可以在第二介质基材的内表面和外表面均设置第二导电图案。在实际应用中，第一介质基材和第二介质基材可以为透明状也可以为非透明状，此处不做限定。
11.在本技术的一些实施例中，上述第一介质基材可以为绝缘材料，可选地，第一介质基材可以为介电常数在1.1～10范围内的材料，例如，第一介质基材可以为泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、等级为fr4的耐燃材料(例如可以为环氧树脂、填充剂和玻璃纤维的复合材料)、芳纶纸、杜邦纸、塑料、陶瓷中的至少之一。第一导电图案可以包括：金属材料，例如，该金属材料可以为铜、铝、银中的至少之一。上述第二介质基材可以为绝缘材料，可选地，第二介质基材可以为介电常数在1.1～10范围内的材料，例如，第二介质基材可以为泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、等级为fr4的耐燃材料(例如可以为环氧树脂、填充剂和玻璃纤维的复合材料)、芳纶纸、杜邦纸、塑料、陶瓷中的至少之一。第二导电图案可以包括：金属材料，例如，该金属材料可以为铜、铝、银中的至少之一。经实验证明，第一导电图案(或第二导电图案)的材料为铝、铜或银时，滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置的滤波效果较好。
12.在一种可能的实现方式中，立面频选结构可以包括第一导电图案，平面频选结构可以包括第二导电图案。在频选单元的工作过程中，电场可以对第一导电图案(或第二导电图案)表面的电子进行极化，以在第一导电图案(或第二导电图案)表面产生一定特征的电流分布，使第一导电图案(或第二导电图案)表面具有一定的电感量，且第一导电图案(或第
二导电图案)的图案走线越细，该图案走线产生的电感量越大。并且，第一导电图案(或第二导电图案)的缝隙受到电场的极化，会产生一定的电容效应，该缝隙越窄产生的电容越大。因此，第一导电图案(或第二导电图案)可以等效为包括电容和电感，从而使第一导电图案(或第二导电图案)具有谐振响应特性，即第一导电图案(或第二导电图案)可以具有带通或带阻的滤波特性，使设定频段范围内的信号可以通过，该设定频段范围以外的信号无法通过，从而使频选单元具有滤波功能。在具体实施时，可以根据滤波装置对应的通带频段，来设置各频选单元中的第一导电图案和第二导电图案的具体结构。
13.在本技术实施例中，立面频选结构中的第一导电图案与平面频选结构中的第二导电图案隔离设置，使立面频选结构与平面频选结构形成容性连接，从而通过立面频选结构与平面频选结构的容性耦合作用，使滤波装置对通带频段内的信号的透过率较高、对带外信号的截止速率较高。并且，立面频选结构中的各第一导电图案隔离设置，使任意相邻的两个第一导电图案形成容性连接，进而使立面频选结构具有带阻型谐振特性。
14.本技术实施例中的滤波装置可以使通带频段内的信号的透过率较高、带外信号的截止速率较高，可以通过截止频率滚降速率和矩形系数等参数反映。其中，截止频率滚降速率指的是电磁信号由通带到阻带的下降速率，矩形系数指的是带通滤波器频响曲线与理想矩形的接近程度，理想频率响应曲线的形状应为矩形，但实际频率响应曲线的形状与矩形存在一定差异，矩形系数越接近1，频率响应曲线的形状越接近矩形，滤波装置能够滤除临近通道频段的干扰信号的能力越强。
15.本技术实施例中，该频选单元的低频截止频率滚降速率约为15db/ghz，高频截止频率滚降速率＞100db/ghz，而相关技术中，高频截止频率滚降速率或低频截止频率滚降速率约为3db/ghz，即本技术实施例中的频选单元的高频截止频率滚降速率和低频截止频率滚降速率均较高，使滤波装置具有较好的带外抑制性能。并且，透射率与频率的关系曲线在高频段的斜率较陡，使滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置滤除临近通道频段的干扰信号的能力较强。此外，该频选单元的通带频段内的插损较低、带宽较大，例如，可以使通带频段内的插损低于0.2db，通带频段的覆盖频率范围为3.2ghz4.2ghz。
16.在具体实施时，立面频选结构在垂直于第一方向的截面形状可以为多边形，其中，第一方向为立面频选结构的第一端指向第二端的方向。例如，立面频选结构在垂直于第一方向的截面形状可以为三角形、四边形、五边形、六边形等，并且，立面频选结构在垂直于第一方向的截面形状可以为正多边形，也可以为不规则的多边形，此处不做限定。此外，立面频选结构在垂直于第一方向的截面形状也可以为圆形、椭圆形或其他形状，此处不做限定。可以理解的是，本技术实施例中，立面频选结构为空心的筒状，上述立面频选结构在垂直于第一方向上的截面形状指的是：用垂直于第一方向上的平面截立面频选结构得到的轮廓的形状。
17.在本技术的一些实施例中，立面频选结构在垂直于第一方向的截面形状为多边形，其中，第一方向为立面频选结构的第一端指向第二端的方向。立面频选结构至少在相邻的两个侧面分别设有第一导电图案。分别位于相邻两个侧面的两个第一导电图案的距离较近，这两个第一导电图案之间会产生等效电容，通过电容耦合作用，产生谐振响应，从而可以增强滤波效果。在实际应用中，可以根据实际需要，确定立面频选结构的哪些侧面设置第一导电图案，可以在立面频选结构中的一部分侧面设有第一导电图案，也可以在立面频选
结构的每一个侧面均设有第一导电图案，此处不做限定。
18.在一种可能的实现方式中，滤波装置中的多个频选单元可以在垂直于第一方向上的平面内呈阵列排布，第一方向为立面频选结构的第一端指向第二端的方向。多个频选单元在第一端共用同一平面频选结构；和/或，多个频选单元在第二端共用同一平面频选结构。也就是说，多个频选单元可以仅在第一端共用同一平面频选结构；或者，多个频选单元可以仅在第二端共用同一平面频选结构；或者，多个频选单元可以在第一端共用同一平面频选结构，并且在第二端共用同一平面频选结构。可以理解的是，多个频选单元在第一端(或第二端)共用同一平面频选结构指的是，各频选单元中平面频选结构的第二介质基材为一体结构，而各频选单元中平面频选结构的第二导电图案并没有连成一体结构，例如，各频选单元中平面频选结构的第二导电图案可以分别分立设置，或者，临近的几个频选单元中平面频选结构的第二导电图案可以相互连接。这样，在制作过程中，可以在同一第二介质基材上制作多个第二导电图案，然后，将制作完成的平面频选结构安装到立面频选结构的第一端或第二端，使制作工艺简单、制作成本较低。在具体实施时，被共用的该平面频选结构中的各第二导电图案可以呈周期性排列，被共用的该平面频选结构中的各第二导电图案的周期可以与各频选单元的周期一致，也可以与各频选单元的周期不一致，此处不做限定。
19.在具体实施时，在频选单元中，第二导电图案的边缘可以与立面频选结构的边缘错开一定的距离。经实验证明，将第二导电图案错位设置后，滤波装置的矩形系数仍较高，说明将第二导电图案错位设置，不会影响滤波装置的滤波效果。这样，在制作滤波装置的过程中，制作完各立面频选结构后，可以将制作好的平面频选结构安装到立面频选结构的第一端或第二端，在安装平面频选结构的过程中，对第二导电图案与立面频选结构的对位精度要求较低，使制作成本较低，且制作工艺的鲁棒性较好。
20.在本技术实施例中，频选单元的总阻抗可以按照公式(1)确定：
[0021][0022]
其中，z表示频选单元的总阻抗，r表示电阻，j表示虚数单位，ω表示角频率，l表示电感，c表示电容。从公式(1)可以看出，对电感参数而言，串联情况，越串电感越大；并联情况，越并电感越小。对电容参数而言，串联情况，越串电容越小；并联情况，越并电容越大。
[0023]
在本技术实施例中，在电场的极化作用下，第一导电图案(或第二导电图案)的表面的感应电流可以等效为电感，第一导电图案(或第二导电图案)中的缝隙可以等效为电容。因而，频选单元可以等效为由多个电感和多个电容组成的等效电路。将电感和电容并联连接，可以构成带通型等效电路。将电感和电容串联连接，可以构成带阻型等效电路。在具体实施时，可以根据频选单元所需的总阻抗，来设置第一导电图案和第二导电图案的具体图形。
[0024]
在立面频选结构中，第一导电图案的表面可以等效为电感，相邻两个第一导电图案之间的缝隙可以等效为电容，因而，立面频选结构中的各第一导电图案可以等效为由多个电感和多个电容形成的串联等效电路。对于串联等效电路，通过设置第一导电图案的图形，可以设计第一导电图案等效的电感和电容的值，从而可以设计立面频选结构的谐振频率等参数，例如，谐振频率可以按公式(2)确定：
[0025]
[0026]
其中，fr表示谐振频率，l表示电感，c表示电容。
[0027]
在该平面频选结构中，第二导电图案的表面可以等效为电感，第二导电图案中的缝隙可以等效为电容，可以使该平面频选结构等效为带阻型等效电路或带通型等效电路。
[0028]
在具体实施时，可以通过设置第一导电图案和第二导电图案的图形，来设计立面频选结构和平面频选结构的谐振频率等参数，使滤波装置能够使所需通带频段内的信号透过，并滤除带外信号。
[0029]
在具体实施时，滤波装置中各立面频选结构的制作过程中，可以先制作多个介质基材单元，介质基材单元由弯折状的介质基材和位于介质基材表面的多个第一导电图案构成，可以先在介质基材的表面形成多个第一导电图案，然后弯折表面具有第一导电图案的介质基材，以得到介质基材单元。然后，将两个介质基材单元对合并粘贴在一起，形成一排立面频选结构，按照同样的方式可以制作得到多排立面频选结构。之后，可以将制作好的整面的平面频选结构安装到立面频选结构的第一端和第二端，从而得到滤波装置。
[0030]
在一种可能的实现方式中，滤波装置中的至少一个频选单元的立面频选结构中的一部分侧面设有第一导电图案，另一部分侧面未设有第一导电图案。以截面形状为六边形的立面频选结构为例，该立面频选结构可以有四个侧面设有第一导电图案，其余的两个侧面未设有第一导电图案。滤波装置中的至少一个频选单元的立面频选结构的每一个侧面均设有第一导电图案。举例来说，各侧面均设有第一导电图案的两个立面频选结构之间可以间隔一个侧面，该侧面可以为未设有第一导电图案的侧面。
[0031]
在本技术的一些实施例中，滤波装置包括相邻设置的两个频选单元，相邻设置的两个频选单元在属于不同立面频选结构的两个相邻侧面均设有第一导电图案，也就是说，该位置处设有两层第一导电图案，可选地，这两层第一导电图案的图形可以设置为一致，这样，通过设置两层第一导电图案，可以提供不同的极化方向，提升滤波装置的滤波效果。在具体实施时，相邻设置的两个频选单元在属于不同立面频选结构的两个相邻侧面可以设置两层第一介质基材，也可以共用同一层第一介质基材，可以根据实际需要进行设置。在本技术的另一些实施例中，滤波装置包括相邻设置的两个频选单元，相邻设置的两个频选单元的两个立面频选结构共用同一侧面，也就是说，这两个立面频选结构之间共用同一层第一介质基材，该第一介质基材可以仅在一侧的表面设置第一导电图案，也可以在两侧的表面均设置第一导电图案，可以根据实际需要进行设置。
[0032]
在一种可能的实现方式中，滤波装置中的多个频选单元可以包括至少两个频选单元层，每一个频选单元层可以包括多个频选单元。位于不同的频选单元层中的相邻两个频选单元共用同一平面频选结构。这样，可以节省一层平面频选结构，节约制作成本。
[0033]
在实际应用中，滤波装置的阶数可以根据等效电路的中电容电感组合的数量进行确定，本技术实施例中滤波装置的等效电路中可以具有三组电容电感组合，因而，本技术实施例中的滤波装置为三阶滤波装置。与一阶滤波装置和二阶滤波装置对比可知，本技术实施例中的滤波装置的频率响应曲线的斜率更陡，因而，本技术实施例中的滤波装置的矩形系数更高，并且，本技术实施例中的滤波装置的带宽较大，因此，本技术实施例中的滤波装置的滤波效果较好。
[0034]
在一种可能的实现方式中，第一导电图案形成的轨迹没有交叉点。在本技术的一些实施例中，第一导电图案形成的轨迹可以为非闭合的图形。在本技术的另一些实施例中，
第一导电图案形成的轨迹可以为闭合的图形。
[0035]
在本技术的一些实施例中，第一导电图案可以为电谐振单元，该第一导电图案为带阻型图案结构，第一导电图案的谐振波长与其几何长度的关系满足公式(3)：
[0036][0037]
其中，m≥1，m为整数，l0表示第一导电图案的几何长度，λr表示谐振波长。这里需要指出的是，考虑到第一介质基材的重量因素，可以假设第一介质基材的厚度远远小于谐振波长，例如，第一介质基材的厚度可以为0.1mm左右。
[0038]
如果第一介质基材的厚度较大，例如第一介质基材的厚度大于1mm，则上述公式(3)需要进一步考虑第一介质基材与空气的等效介电常数ε
r_eff
，即上述公式(3)可以修正为公式(4)：
[0039][0040]
当m为奇数时，第一导电图案为非闭合的图形，例如，第一导电图案可以为“几”字形，在具体实施时，第一导电图案也可以为其他非闭合的图形，此处不做限定。当m为偶数时，第一导电图案为闭合的图形，例如，第一导电图案可以为椭圆形，在具体实施时，第一导电图案也可以为圆形、矩形等其他形状的闭合的图形，此处不做限定。在实际应用中，可以根据所需设计的第一导电图案的谐振波长，以及上述公式(4)，反推得到所需设计的第一导电图案的几何长度，进而设计第一导电图案的具体形状。
[0041]
在本技术的另一些实施例中，第一导电图案为磁谐振单元，该第一导电图案为带阻型图案结构。第一导电图案的谐振波长不再遵循半波长谐振原理，其谐振主要依靠自谐振，即第一导电图案的自身结构所产生的电感及电容大小，因此，通过合理设置电容值，可以使第一导电图案的几何长度远小于谐振波长，例如，该第一导电图案的几何长度可以为谐振波长的1/10，进而实现深度亚波长结构设计，即第一导电图案的谐振波长与其几何长度的关系满足公式(5)：
[0042][0043]
在实际应用中，可以根据所需设计的第一导电图案的谐振波长，以及上述公式(5)，反推得到所需设计的第一导电图案的几何长度，进而设计第一导电图案的具体形状。
[0044]
在一种可能的实现方式中，第一导电图案可以包括：第一线段、第二线段及第一连接部，第一连接部围成的区域为非闭合的区域，第一连接部具有第一端部和第二端部，第一线段与第一端部连接，且第一线段向第一连接部围成的区域内部延伸，第二线段与第二端部连接，且第二线段向第一连接部围成的区域内部延伸，且第一线段与第二线段之间具有间隙。也就是说，第一导电图案为非闭合的图形，且第一导电图案的图形的两端的距离较近，从而形成磁谐振单元。
[0045]
在本技术实施例中，在立面频选结构的一个侧面可以设置多个第一导电图案，在具体实施时，立面频选结构的一个侧面可以设置两个、三个、四个或更多个第一导电图案，当然，立面频选结构的侧面也可以仅设置一个第一导电图案此处不做限定。
[0046]
在一种可能的实现方式中，第二导电图案可以包括：第一导电部和第二导电部，第一导电部为环状，第一导电部围绕第二导电部。其中，第一导电部可以为圆形、椭圆形、多边
形等任意形状的环状图形，第二导电部可以为块状或环状等任意形状的图形，此处不做限定。
[0047]
在一种可能的实现方式中，第二导电图案可以包括：多个导电块和多个第二连接部，每一个第二连接部连接两个导电块，多个第二连接部相互连接。通过设置多个第二连接部，可以连接分立设置的多个导电块，各第二连接部位于该第二导电图案中的各导电块围成的区域内。可选地，可以将导电块的边缘设置为凹凸状，使得导电块的边缘可以嵌入到相邻的其他导电块的边缘中，从而增大相邻导电块之间的缝隙的长度，增强电容耦合效果。在具体实施时，可以根据实际需要设置导电块和第二连接部的形状，此处不做限定。
[0048]
第二方面，本技术实施例还提供了一种基站天线，该基站天线可以包括：上述任一滤波装置，以及天线阵列。由于该滤波装置对所需通带频段内的信号具有较高的透过率，对带外信号具有较高的截止速率，因而，包括该滤波装置的基站天线能够有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号。
[0049]
以下对滤波装置的具体设置方式进行举例说明。
[0050]
设置方式一：
[0051]
基站天线还可以包括：天线罩。在一些应用场景下基站天线容易受到环境的影响，例如，应用于室外的天线基站通常在露天的环境下工作，使天线基站容易受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵蚀，天线罩在机械性能上能够经受外部恶劣环境的作用，可以保护天线基站免受外部环境影响，保证天线基站具有较高的天线精度、较长的寿命及较高的工作可靠性。并且，天线罩在电气性能上具有较好的电磁波穿透性，不会影响天线阵列出射的电磁波信号的传输。
[0052]
在本技术的一些实施例中，滤波装置可以位于天线阵列与天线罩之间的位置。天线阵列可以为多个振子排列而成的阵列式结构，可以出射一定频率的电磁波信号，可以通过合理设置滤波装置的方位，使得滤波装置中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与天线阵列出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置，带外信号被滤波装置反射，从而保证滤波装置能够对天线阵列出射的电磁波信号进行过滤，使滤波装置可以作为空间电磁波透明窗口。
[0053]
此外，天线基站还可以包括：电路板、反射板及散热器，电路板可以为印制电路板(printed circuit board，pcb)，反射板可以承载天线阵列，例如，反射板可以为金属板，反射板可以将信号聚集反射至接收点处。散热器可以起到散热作用。
[0054]
设置方式二：
[0055]
基站天线还可以包括天线罩，天线罩的性能和作用可以参照设置方式一中的描述，此处不再赘述。滤波装置可以集成于天线罩内部，可以使基站天线的集成度更高，结构更简洁化。可以通过合理设置滤波装置的方位，使得滤波装置中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与天线阵列出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置，带外信号被滤波装置反射，从而保证滤波装置能够对天线阵列出射的电磁波信号进行过滤，使滤波装置可以作为空间电磁波透明窗口。
[0056]
设置方式三：
[0057]
天线阵列可以包括：多个第一振子和多个第二振子，第一振子的工作频率小于第二振子的工作频率。在实际应用中，第一振子出射的电磁波信号会向第二振子辐射，这部分电磁波信号对于第二阵子来说属于带外信号，该带外信号进入到第二振子内部，射向第二振子内部的螺钉、线缆接头等缺陷，会引起无源互调问题，导致第二振子的电磁波信号受到干扰。另外，第一振子的电磁波信号辐射至第二振子，还会产生端口相互耦合严重的问题，影响整个基站天线的辐射特性。
[0058]
本技术实施例中，滤波装置可以位于第一振子与第二振子之间的位置，这样可以滤除第一振子向第二振子辐射的电磁波信号。并且，滤波装置对于通道频带内的信号的透过率较高，不会影响第二振子的电磁波信号的传输。可以通过合理设置滤波装置的方位，使得滤波装置中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与第一振子出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置，带外信号被滤波装置反射，从而保证滤波装置能够对第一振子出射的电磁波信号进行过滤。
[0059]
本技术实施例中，以设置方式一至设置方式三为例，对滤波装置的具体设置方式进行举例说明，在实际应用中，可以根据实际需求，设置滤波装置的具体应用场景，此处不做限定。
[0060]
第三方面，本技术实施例还提供了一种基站设备，该基站设备可以包括：上述任一基站天线，以及电源，电源用于向基站天线供电。由于上述基站天线能够有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号，因而，包括该基站天线的基站设备传输的信号的质量也较好。
附图说明
[0061]
图1为基站天线与终端之间进行通信的示意图；
[0062]
图2为本技术实施例提供的滤波装置的结构示意图；
[0063]
图3为图2所示的滤波装置中频选单元的结构示意图；
[0064]
图4为图3所示的频选单元中立面频选结构的结构示意图；
[0065]
图5为图3所示的频选单元的频率响应曲线的示意图；
[0066]
图6为本技术实施例中滤波装置的另一结构示意图；
[0067]
图7为本技术实施例提供的滤波装置的另一结构示意图；
[0068]
图8为图7所示的滤波装置中频选单元的结构示意图；
[0069]
图9为图8所示的频选单元的频率响应曲线的示意图；
[0070]
图10为非错位设置的频选单元与错位设置的频选单元的对比结构示意图；
[0071]
图11为非错位设置的频选单元与错位设置的频选单元的频率响应曲线的对比示意图；
[0072]
图12为带通型等效电路的结构示意图；
[0073]
图13为带阻型等效电路的结构示意图；
[0074]
图14为图8所示的频选单元中立面频选结构的等效原理示意图；
[0075]
图15为图8所示的频选单元中位于立面频选结构第一端的平面频选结构的等效原理示意图；
interoperability for microwave access，简称wimax)通信系统等，当然，本技术实施例中的基站天线也可以适用于其他通信系统，此处不做限定。
[0099]
在具体实施时，基站天线可以安装在铁塔顶端或者顶楼等位置，基站天线可以包括发射端和接收端，可以向终端发射信号，也可以接收终端发送的信号，因而，基站天线可以与终端之间进行信号传输。基站天线主要包括天线阵列、反射板及馈电网络等部件，其中，天线阵列为多个振子排列而成的阵列式结构，馈电网络为用于将信号传输至天线阵列的网络结构，反射板可以为承载天线阵列和馈电网络的金属板，并且，反射板可以将信号聚集反射至接收点处。
[0100]
在相关技术中，基站天线与终端传输信号的过程中，由于经过很长的几何路径传输，信号衰减较为严重，使基站天线接收到的信号的功率本身较低，此外，在信号传输过程中，还可能会同时引入带外信号，带外信号进入基站天线的接收端，会导致非常严重的信号干扰现象，进而导致通话串音、接收端rx的灵敏度下降、信号失真等问题。其中，带外信号指的是通信传输所需频带以外的信号，带外信号可以是基站天线内部的天线辐射的信号，也可以是外部通信设备辐射的信号。
[0101]
在实际应用中，至少在以下两种情况下带外信号产生的干扰比较严重。
[0102]
情况一：带外信号使天线端口相互耦合严重。
[0103]
在基站天线中，天线阵列一般包括多个振子，不同振子之间往往存在能量的相互传递，带外信号的引入，会导致天线的实际通信失真，通信质量恶化严重，降低了用户端的实际体验。
[0104]
情况二：带外信号使无源互调(passiveinter modulation，pim)干扰现象严重。
[0105]
无源互调问题的产生主要源于不同频率的信号相互调制。在基站端存在大量的射频器件、线缆、紧固螺钉等部件，而这些部件自身往往存在非可靠接触、锈蚀老化、松动等缺陷。当这些存在缺陷的部件被天线发射端的带外信号激励时，就会产生无源互调问题。无源互调问题的产生，会导致通话串音、基站天线的接收端灵敏度下降、信号失真(例如网络卡顿或中断)等问题。
[0106]
基于此，为了解决基站天线信号干扰严重的问题，本技术实施例提供了一种滤波装置、基站天线及基站设备。
[0107]
为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
[0108]
应注意的是，本技术的附图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本技术中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本技术保护范围内。本技术的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
[0109]
本技术实施例提供了一种滤波装置，图2为本技术实施例提供的滤波装置的结构示意图，如图2所示，该滤波装置可以包括：多个频选单元200。图3为图2所示的滤波装置中频选单元的结构示意图，结合图2和图3，每一个频选单元200可以包括：立面频选结构21和平面频选结构22。立面频选结构21为筒状，立面频选结构21包括相对设置的第一端21a和第二端21b，每一个频选单元200至少在立面频选结构21的第一端21a设有平面频选结构22。立面频选结构21可以包括：第一介质基材211，以及位于第一介质基材211表面的至少两个第
一导电图案212，立面频选结构21中的各第一导电图案212隔离设置，第一介质基材211用于围成立面频选结构21，每一个第一导电图案212用于滤波。平面频选结构22可以包括：第二介质基材221，以及位于第二介质基材221表面的至少一个第二导电图案222，每一个第二导电图案222用于滤波。
[0110]
本技术实施例提供的滤波装置中，该滤波装置包括多个频选单元，每一个频选单元包括立面频选结构和平面频选结构。立面频选结构中设有具有滤波作用的第一导电图案，平面频选结构中设有具有滤波作用的第二导电图案，并且，立面频选结构为筒状，频选单元至少在立面频选结构的第一端设有平面频选结构，立面频选结构中设有至少两个第一导电图案，因而，该滤波装置可以提供不同的极化方向，可以实现三维滤波效果。通过立面频选结构与平面频选结构的滤波作用结合，可以使滤波装置所需通带频段内的信号具有较高的透过率，带外信号具有较高的截止速率。将本技术实施例中的滤波装置应用于基站天线中，可以有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号。此外，立面频选结构为筒状，即频选单元内部是空心的，并且，立面频选结构和平面频选结构均包括介质基材和导电图案，频选单元的结构较简单，使得滤波装置的厚度较薄且重量较轻。
[0111]
继续参照图2和图3，本技术实施例中，可以将各频选单元200设置为摆放方位一致，即各频选单元200可以按照立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向一致的方位设置，例如，各频选单元200中的立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向可以均与第一方向f1一致。将本技术实施例中的滤波装置应用于基站天线中，可以将立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向设置为与天线信号的辐射方向大致一致，这样，天线信号可以沿图3中的箭头j所示的方向射向频选单元200，经频选单元200的滤波作用，可以滤除带外信号。
[0112]
在实际应用中，滤波装置中的多个频选单元200可以在垂直于第一方向f1上的平面内排列，第一方向f1与立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向一致，例如，滤波装置中的多个频选单元200可以沿第二方向f2和第三方向f3呈阵列排布，第二方向f2和第三方向f3可以均与第一方向f1垂直。当然，滤波装置中的多个频选单元200也可以按照其他方式排列，此处不做限定。在一种可能的实现方式中，滤波装置中的多个频选单元可以分为多个频选单元层，每一个频选单元层可以包括多个频选单元，每一个频选单元层中的各频选单元可以在同一平面内排布，例如，每一个频选单元层中的各频选单元可以按照图2所示的方式排布。
[0113]
在本技术的一些实施例中，如图2和图3所示，每一个频选单元200可以仅在立面频选结构21的第一端21a设有平面频选结构22。在本技术的另一些实施例中，每一个频选单元也可以在立面频选结构的第一端和第二端均设有平面频选结构，可以根据实际需要进行设置。
[0114]
在具体实施时，第一导电图案可以位于第一介质基材的内表面和/或外表面，也就是说，可以在第一介质基材的内表面设置第一导电图案；或者，可以在第一介质基材的外表面设置第一导电图案；或者，可以在第一介质基材的内表面和外表面均设置第一导电图案。类似地，第二导电图案可以位于第二介质基材的内表面和/或外表面，也就是说，可以在第二介质基材的内表面设置第二导电图案；或者，可以在第二介质基材的外表面设置第二导
电图案；或者，可以在第二介质基材的内表面和外表面均设置第二导电图案。在图2和图3中均以第一导电图案212位于第一介质基材211的内表面、第二导电图案222位于第二介质基材221的内表面为例进行示意，并且，为了清楚地示意频选单元200的内部结构，图3中将第一介质基材211和第二介质基材221示意为透明状，在实际应用中，第一介质基材211和第二介质基材221可以为透明状也可以为非透明状，此处不做限定。
[0115]
图4为图3所示的频选单元中立面频选结构的结构示意图，为了清楚地示意立面频选结构的结构，图4中立面频选结构21的内表面和外表面以不同的填充进行示意，从图4可以看出，第一介质基材211围成立面频选结构21，使立面频选结构21为筒状。
[0116]
在本技术的一些实施例中，上述第一介质基材可以为绝缘材料，可选地，第一介质基材可以为介电常数在1.1～10范围内的材料，例如，第一介质基材可以为泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、等级为fr4的耐燃材料(例如可以为环氧树脂、填充剂和玻璃纤维的复合材料)、芳纶纸、杜邦纸、塑料、陶瓷中的至少之一。第一导电图案可以包括：金属材料，例如，该金属材料可以为铜、铝、银中的至少之一。上述第二介质基材可以为绝缘材料，可选地，第二介质基材可以为介电常数在1.1～10范围内的材料，例如，第二介质基材可以为泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、等级为fr4的耐燃材料(例如可以为环氧树脂、填充剂和玻璃纤维的复合材料)、芳纶纸、杜邦纸、塑料、陶瓷中的至少之一。第二导电图案可以包括：金属材料，例如，该金属材料可以为铜、铝、银中的至少之一。
[0117]
如图3所示，立面频选结构21可以包括第一导电图案212，平面频选结构22可以包括第二导电图案222。在频选单元200的工作过程中，电场可以对第一导电图案212(或第二导电图案222)表面的电子进行极化，以在第一导电图案212(或第二导电图案222)表面产生一定特征的电流分布，使第一导电图案212(或第二导电图案222)表面具有一定的电感量，且第一导电图案212(或第二导电图案222)的图案走线越细，该图案走线产生的电感量越大。并且，第一导电图案212(或第二导电图案222)的缝隙受到电场的极化，会产生一定的电容效应，该缝隙越窄产生的电容越大。因此，第一导电图案212(或第二导电图案222)可以等效为包括电容和电感，从而使第一导电图案212(或第二导电图案222)具有谐振响应特性，即第一导电图案212(或第二导电图案222)可以具有带通或带阻的滤波特性，使设定频段范围内的信号可以通过，该设定频段范围以外的信号无法通过，从而使频选单元200具有滤波功能。在具体实施时，可以根据滤波装置对应的通带频段，来设置各频选单元200中的第一导电图案212和第二导电图案222的具体结构。
[0118]
继续参照图3，在本技术实施例中，立面频选结构21中的第一导电图案212与平面频选结构22中的第二导电图案222隔离设置，使立面频选结构21与平面频选结构22形成容性连接，从而通过立面频选结构21与平面频选结构22的容性耦合作用，使滤波装置对通带频段内的信号的透过率较高、对带外信号的截止速率较高。并且，立面频选结构21中的各第一导电图案212隔离设置，使任意相邻的两个第一导电图案212形成容性连接，进而使立面频选结构21具有带阻型谐振特性。
[0119]
本技术实施例中的滤波装置可以使通带频段内的信号的透过率较高、带外信号的截止速率较高，可以通过截止频率滚降速率和矩形系数等参数反映。其中，截止频率滚降速
率指的是电磁信号由通带到阻带的下降速率，矩形系数指的是带通滤波器频响曲线与理想矩形的接近程度，理想频率响应曲线的形状应为矩形，但实际频率响应曲线的形状与矩形存在一定差异，矩形系数越接近1，频率响应曲线的形状越接近矩形，滤波装置能够滤除临近通道频段的干扰信号的能力越强。
[0120]
图5为图3所示的频选单元的频率响应曲线的示意图，如图5所示，图中曲线s1为透射率与频率的关系曲线，曲线s2为反射率与频率的关系曲线，从图中可以明显看出，该频选单元的低频截止频率滚降速率较高，使滤波装置具有较好的带外抑制性能。并且，曲线s1的形状接近矩形，使滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置滤除临近通道频段的干扰信号的能力较强。此外，该频选单元的通带频段内的插损较低、带宽较大。
[0121]
在具体实施时，如图3所示，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状可以为多边形，其中，第一方向f1为立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向。例如，图3中所示的立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状为四边形，在具体实施时，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状也可以为三角形、五边形、六边形等，并且，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状可以为正多边形，也可以为不规则的多边形，此处不做限定。图6为本技术实施例中滤波装置的另一结构示意图，如图6所示，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状也可以为圆形，即立面频选结构21可以为空心圆柱形。或者，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状也可以为椭圆形或其他形状，此处不做限定。可以理解的是，本技术实施例中，立面频选结构21为空心的筒状，上述立面频选结构在垂直于第一方向上的截面形状指的是：用垂直于第一方向上的平面截立面频选结构得到的轮廓的形状。
[0122]
在本技术的一些实施例中，如图3和图4所示，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状为多边形，其中，第一方向f1为立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向。立面频选结构21至少在相邻的两个侧面分别设有第一导电图案212，分别位于相邻两个侧面的两个第一导电图案212的距离较近，这两个第一导电图案212之间会产生等效电容，通过电容耦合作用，产生谐振响应，从而可以增强滤波效果。在实际应用中，可以根据实际需要，确定立面频选结构21的哪些侧面设置第一导电图案212，可以在立面频选结构21中的一部分侧面设置第一导电图案212，也可以在立面频选结构21的每一个侧面均设置第一导电图案212，此处不做限定。
[0123]
图7为本技术实施例提供的滤波装置的另一结构示意图，图8为图7所示的滤波装置中频选单元的结构示意图，如图7和图8所示，频选单元200可以在立面频选结构21的第一端21a和第二端21b均设有平面频选结构22，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状可以为六边形。图8中以立面频选结构21的每一个侧面均设有第一导电图案212为例进行示意，在具体实施时，可以根据需要确定哪些侧面需要设置第一导电图案212，此处不做限定。滤波装置中的多个频选单元200可以在垂直于第一方向f1上的平面内呈阵列排布，第一方向f1为立面频选结构21的第一端21a指向第二端21b的方向。多个频选单元200在第一端21a共用同一平面频选结构22；和/或，多个频选单元200在第二端21b共用同一平面频选结构22。也就是说，多个频选单元200可以仅在第一端21a共用同一平面频选结构22；或者，多个频选单元200可以仅在第二端21b共用同一平面频选结构22；或者，多个频选单元200可以在第一端21a共用同一平面频选结构22，并且在第二端21b共用同一平面频选结构22。例如，
图7中以多个频选单元200在第一端21a共用同一平面频选结构22，且在第二端21b共用同一平面频选结构22为例进行示意。可以理解的是，多个频选单元200在第一端21a(或第二端21b)共用同一平面频选结构22指的是，各频选单元200中平面频选结构22的第二介质基材221为一体结构，而各频选单元200中平面频选结构22的第二导电图案222并没有连成一体结构，例如，各频选单元200中平面频选结构22的第二导电图案222可以分别分立设置，或者，临近的几个频选单元200中平面频选结构22的第二导电图案222可以相互连接。这样，在制作过程中，可以在同一第二介质基材221上制作多个第二导电图案222，然后，将制作完成的平面频选结构22安装到立面频选结构21的第一端21a或第二端21b，使制作工艺简单、制作成本较低。在具体实施时，被共用的该平面频选结构22中的各第二导电图案222可以呈周期性排列，被共用的该平面频选结构22中的各第二导电图案222的周期可以与各频选单元200的周期一致，也可以与各频选单元200的周期不一致，此处不做限定。
[0124]
图9为图8所示的频选单元的频率响应曲线的示意图，如图9所示，曲线s3为透射率与频率的关系曲线，曲线s4为反射率与频率的关系曲线，曲线s3中透射率接近于0的部分对应通带频率，小于通带频率的频率范围为低频，大于通带频率的频率范围为高频。从图中可以明显看出，该频选单元的低频截止频率滚降速率大于100db/ghz，高频截止频率滚降速率＞100db/ghz，而相关技术中，高频截止频率滚降速率或低频截止频率滚降速率约为3db/ghz，即本技术实施例中的频选单元的高频截止频率滚降速率和低频截止频率滚降速率均较高，使滤波装置具有较好的带外抑制性能。并且，曲线s3在高频段的斜率较陡，使滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置滤除临近通道频段的干扰信号的能力较强。此外，该频选单元的通带频段内的插损较低、带宽较大，例如，可以使通带频段内的插损低于0.2db，通带频段的覆盖频率范围为3.2ghz～4.2ghz。
[0125]
图10为非错位设置的频选单元与错位设置的频选单元的对比结构示意图，如图10所示，在图中左侧的频选单元200中，第二导电图案222的边缘与立面频选结构21的边缘基本平齐，在图中右侧的频选单元200中，第二导电图案222的边缘与立面频选结构21的边缘错开一定的距离。图11为非错位设置的频选单元与错位设置的频选单元的频率响应曲线的对比示意图，如图11所示，曲线s5为非错位设置的频选单元的透射率与频率的关系曲线，曲线s5＇为错位设置的频选单元的透射率与频率的关系曲线，曲线s6为非错位设置的频选单元的反射率与频率的关系曲线，曲线s6＇为错位设置的频选单元的反射率与频率的关系曲线。对比曲线s5与曲线s5＇，并曲线s6与曲线s6＇可知，曲线s5与曲线s5＇的形状基本一致，曲线s6与曲线s6＇的形状基本一致，并且，曲线s5与曲线s5＇的斜率都比较陡，因而，将第二导电图案错位设置后，滤波装置的矩形系数仍较高，说明将第二导电图案错位设置，不会影响滤波装置的滤波效果。这样，在制作滤波装置的过程中，制作完各立面频选结构后，可以将制作好的平面频选结构安装到立面频选结构的第一端或第二端，在安装平面频选结构的过程中，对第二导电图案与立面频选结构的对位精度要求较低，使制作成本较低，且制作工艺的鲁棒性较好。
[0126]
在本技术实施例中，频选单元的总阻抗可以按照公式(1)确定：
[0127][0128]
其中，z表示频选单元的总阻抗，r表示电阻，j表示虚数单位，ω表示角频率，l表示
电感，c表示电容。从公式(1)可以看出，对电感参数而言，串联情况，越串电感越大；并联情况，越并电感越小。对电容参数而言，串联情况，越串电容越小；并联情况，越并电容越大。
[0129]
在本技术实施例中，在电场的极化作用下，第一导电图案(或第二导电图案)表面形成的感应电流可以等效为电感，第一导电图案(或第二导电图案)中的缝隙可以等效为电容。因而，频选单元可以等效为由多个电感和多个电容组成的等效电路。
[0130]
图12为带通型等效电路的结构示意图，如图12所示，将电感l和电容c并联连接，可以构成带通型等效电路。图13为带阻型等效电路的结构示意图，如图13所示，将电感l和电容c串联连接，可以构成带阻型等效电路。在具体实施时，可以根据频选单元所需的总阻抗，来设置第一导电图案和第二导电图案的具体图形。
[0131]
图14为图8所示的频选单元中立面频选结构的等效原理示意图，如图14所示，在立面频选结构中，第一导电图案212的表面可以等效为电感l，相邻两个第一导电图案212之间的缝隙可以等效为电容c。图14中以立面频选结构中相邻的两个第一导电图案212为例进行示意，当立面频选结构中具有更多第一导电图案212时，等效原理与图14所示的原理类似，立面频选结构中的各第一导电图案212可以等效为由多个电感l和多个电容c形成的串联等效电路，例如，该立面频选结构中的各第一导电图案212可以等效为等效子电路t1，等效子电路t1为带阻型等效电路。对于串联等效电路，通过设置第一导电图案212的图形，可以设计第一导电图案212等效的电感l和电容c的值，从而可以设计立面频选结构的谐振频率等参数，例如，谐振频率可以按公式(2)确定：
[0132][0133]
其中，fr表示谐振频率，l表示电感，c表示电容。
[0134]
图15为图8所示的频选单元中位于立面频选结构第一端的平面频选结构的等效原理示意图，如图15所示，在该平面频选结构中，第二导电图案222的表面可以等效为电感l，第二导电图案222中的缝隙可以等效为电容c，使得该平面频选结构等效为等效子电路t2，等效子电路t2为带阻型等效电路。
[0135]
图16为图8所示的频选单元中位于立面频选结构第二端的平面频选结构的等效原理示意图，如图16所示，在该平面频选结构中，第二导电图案222的表面可以等效为电感l，第二导电图案222中的缝隙可以等效为电容c，使得该平面频选结构等效为等效子电路t3，等效子电路t3为带通型等效电路。
[0136]
图17为图8所示的频选单元的等效原理示意图，如图17所示，该频选单元可以等效为图17中右侧的等效电路，该等效电路可以包括并联设置的等效子电路t1、t2和t3，并且，该等效电路还可以包括电阻r。其中，等效子电路t1为带阻型等效电路，等效子电路t2为带阻型等效电路，等效子电路t3为带通型等效电路，因而，该等效电路是由带通型等效电路与带阻型等效电路结合得到的。在具体实施时，可以通过设置第一导电图案和第二导电图案的图形，来设计立面频选结构和平面频选结构的谐振频率等参数，使滤波装置能够使所需通带频段内的信号透过，并滤除带外信号。
[0137]
图18为本技术实施例中频选单元的另一结构示意图，如图18所示，频选单元200可以在立面频选结构21的第一端21a和第二端21b均设有平面频选结构22，立面频选结构21在垂直于第一方向f1的截面形状可以为六边形。图18中以立面频选结构21的每一个侧面均设
有第一导电图案212为例进行示意，在具体实施时，可以根据需要确定哪些侧面需要设置第一导电图案212，此处不做限定。
[0138]
图19为图18所示的频选单元的尺寸设计示意图，图19中的(1)为第二导电图案的尺寸设计示意图，如图19中的(1)所示，第二导电图案222可以包括由具有一定宽度的图案走线形成的环状的第一导电部222a，该第一导电部222a的形状可以为六边形，在第一导电部222a包围的区域内可以设置第二导电部222b，第二导电部222b可以为块状，第一导电部222a与第二导电部222b之间具有一定宽度的缝隙。第一导电部222a的边长d1可以设置为在5mm～25mm的范围内，第一导电部222a与第二导电部222b之间的缝隙g1可以设置为在0.05mm～4mm的范围内。图19中的(2)为第一导电图案的尺寸设计示意图，如图19中的(2)所示，第一导电图案212的形状可以由“几”字形弯折形成，第一导电图案212中图案走线的宽度w1可以设置为在0.05mm～4mm的范围内，第一导电图案212中图案走线的宽度w2可以设置为在0.1mm～4mm的范围内，第一导电图案212中图案走线的宽度w3可以设置为在0.05mm～4mm的范围内，第一导电图案212中图案走线的长度d2可以设置为在1mm～20mm的范围内，第一导电图案212中图案走线的长度d3可以设置为在2mm～25mm的范围内。图19中的(3)为立面频选结构的侧面的尺寸设计示意图，如图19中的(3)所示，第二导电图案222的厚度t1可以设置为在0.005mm～1mm的范围内，第二介质基材221的厚度t2可以设置为在0.05mm～5mm的范围内，立面频选结构21的厚度t3可以设置为在2mm～50mm的范围内。
[0139]
图20为图18所示的频选单元的等效原理示意图，如图20所示，该频选单元的等效电路可以包括并联设置的等效子电路t4、t5和t6，并且，该等效电路还可以包括电阻r。等效子电路t4为立面频选结构的等效电路，等效子电路t4为带阻型等效电路。立面频选结构提供了一阶滤波响应，可以提升滤波装置的带外信号抑制能力和通带频段的带宽。等效子电路t5为位于立面频选结构的第一端的平面频选结构的等效电路，等效子电路t6为位于立面频选结构的第二端的平面频选结构的等效电路，等效子电路t5和等效子电路t6均为带通型等效电路。因而，该等效电路是由带通型等效电路与带阻型等效电路结合得到的。在具体实施时，可以通过设置第一导电图案和第二导电图案的图形，来设计立面频选结构和平面频选结构的谐振频率等参数，使滤波装置能够使所需通带频段内的信号透过，并滤除带外信号。
[0140]
图21为滤波装置中的各立面频选结构的制作过程示意图，如图21中的(1)所示，在制作过程中，可以先制作多个介质基材单元212a和多个介质基材单元212b，介质基材单元212a或212b由弯折状的介质基材和位于介质基材表面的多个第一导电图案构成，可以先在介质基材的表面形成多个第一导电图案，然后弯折表面具有第一导电图案的介质基材，以得到介质基材单元212a或212b。然后，将介质基材单元212a和介质基材单元212b对合并粘贴在一起，形成一排立面频选结构21，按照同样的方式可以制作得到多排立面频选结构21，得到图21中的(2)所示的结构，图21中的(3)为图21中的(2)的局部放大示意图。之后，可以将制作好的整面的平面频选结构安装到立面频选结构的第一端和第二端，从而得到滤波装置。
[0141]
图22为本技术实施例中多个立面频选结构的结构示意图，如图22所示，例如图22中的频选单元200a，滤波装置中的至少一个频选单元的立面频选结构21中的一部分侧面设有第一导电图案212，另一部分侧面未设有第一导电图案212，例如，频选单元200a中立面频
选结构21有四个侧面设有第一导电图案212，其余的两个侧面未设有第一导电图案212。例如图22中的频选单元200b，滤波装置中的至少一个频选单元的立面频选结构21的每一个侧面均设有第一导电图案212。举例来说，各侧面均设有第一导电图案212的两个立面频选结构21之间可以间隔一个侧面，该侧面可以为未设有第一导电图案212的侧面。
[0142]
继续参照图22，在本技术的一些实施例中，滤波装置包括相邻设置的两个频选单元，例如图22中的频选单元200a和频选单元200c，相邻设置的两个频选单元在属于不同立面频选结构21的两个相邻侧面均设有第一导电图案212，也就是说，图中q所示的侧面设有两层第一导电图案212，可选地，这两层第一导电图案212的图形可以设置为一致，这样，通过设置两层第一导电图案212，可以提供不同的极化方向，提升滤波装置的滤波效果。在具体实施时，频选单元200a和频选单元200c中，属于不同立面频选结构21的两个相邻侧面可以设置两层第一介质基材211，也可以共用同一层第一介质基材211，可以根据实际需要进行设置。在本技术的另一些实施例中，相邻设置的两个频选单元(例如图22中的频选单元200b和频选单元200d)的两个立面频选结构21共用同一侧面，也就是说，这两个立面频选结构21之间共用同一层第一介质基材211，该第一介质基材211可以仅在一侧的表面设有第一导电图案212，也可以在两侧的表面均设有第一导电图案212，可以根据实际需要进行设置。
[0143]
在一种可能的实现方式中，滤波装置中的多个频选单元可以包括至少两个频选单元层，每一个频选单元层可以包括多个频选单元。图23为本技术实施例提供的滤波装置的局部结构示意图，如图23所示，位于不同的频选单元层中的相邻两个频选单元200共用同一平面频选结构22。这样，可以节省一层平面频选结构22，节约制作成本。
[0144]
图24为图18所示的频选单元的频率响应曲线的示意图，如图24所示，曲线s7为透射率与频率的关系曲线，曲线s8为反射率与频率的关系曲线，曲线s7中透射率接近于0的部分对应通带频率，小于通带频率的频率范围为低频，大于通带频率的频率范围为高频。从图中可以明显看出，该频选单元的低频截止频率滚降速率约为15db/ghz，高频截止频率滚降速率＞100db/ghz，而相关技术中，高频截止频率滚降速率或低频截止频率滚降速率约为3db/ghz，即本技术实施例中的频选单元的高频截止频率滚降速率和低频截止频率滚降速率均较高，使滤波装置具有较好的带外抑制性能。并且，曲线s7在高频段的斜率较陡，使滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置滤除临近通道频段的干扰信号的能力较强。此外，该频选单元的通带频段内的插损较低、带宽较大，例如，可以使通带频段内的插损低于0.2db，通带频段的覆盖频率范围为3.2ghz～4.2ghz。
[0145]
图25为第一导电图案(或第二导电图案)采用不同材料时频选单元的频率响应曲线的示意图，如图25所示，曲线s9为第一导电图案(或第二导电图案)的材料为铝时透射率与频率的关系曲线，曲线s10为第一导电图案(或第二导电图案)的材料为铜时透射率与频率的关系曲线，曲线s11为第一导电图案(或第二导电图案)的材料为银时透射率与频率的关系曲线，对比曲线s9、s10和s11可知，第一导电图案(或第二导电图案)的材料为铝、铜或银时，滤波装置的矩形系数较高，因而，滤波装置的滤波效果较好。
[0146]
图26为不同阶数的频选单元的频率响应曲线的示意图，如图26所示，曲线s12为本技术实施例中图18所示的滤波装置的透射率与频率的关系曲线，曲线s13为一阶滤波装置的透射率与频率的关系曲线，曲线s14为二阶滤波装置的透射率与频率的关系曲线。滤波装置的阶数可以根据等效电路的中电容电感组合的数量进行确定，参照图20，图18所示的滤
波装置的等效电路中具有三组电容电感组合，即等效子电路t4、t5和t6中分别具有一组电容电感组合，因此，图18所示的滤波装置为三阶滤波装置。对比曲线s12、s13和s14可知，本技术实施例中的滤波装置的频率响应曲线的斜率更陡，因而，本技术实施例中的滤波装置的矩形系数更高，并且，本技术实施例中的滤波装置的带宽较大，因此，本技术实施例中的滤波装置的滤波效果较好。
[0147]
图27为本技术实施例中第一导电图案的结构示意图，图28为本技术实施例中第一导电图案的另一结构示意图，图29为本技术实施例中第一导电图案的另一结构示意图，如图27至图29，第一导电图案212形成的轨迹没有交叉点。在本技术的一些实施例中，如图27和图29所示，第一导电图案212形成的轨迹可以为非闭合的图形。在本技术的另一些实施例中，如图28所示，第一导电图案212形成的轨迹可以为闭合的图形。
[0148]
图27和图28所示的第一导电图案212为电谐振单元，该第一导电图案212为带阻型图案结构，第一导电图案212的谐振波长与其几何长度的关系满足公式(3)：
[0149][0150]
其中，m≥1，m为整数，l0表示第一导电图案的几何长度，λr表示谐振波长。这里需要指出的是，考虑到第一介质基材的重量因素，可以假设第一介质基材的厚度远远小于谐振波长，例如，第一介质基材的厚度可以为0.1mm左右。
[0151]
如果第一介质基材的厚度较大，例如第一介质基材的厚度大于1mm，则上述公式(3)需要进一步考虑第一介质基材与空气的等效介电常数ε
r_eff
，即上述公式(3)可以修正为公式(4)：
[0152][0153]
如图27所示，当m为奇数时，第一导电图案212为非闭合的图形，例如图27中，第一导电图案212可以为“几”字形，在具体实施时，第一导电图案212也可以为其他非闭合的图形，此处不做限定。如图28所示，当m为偶数时，第一导电图案212为闭合的图形，例如图28中，第一导电图案212可以为椭圆形，在具体实施时，第一导电图案212也可以为圆形、矩形等其他形状的闭合的图形，此处不做限定。在实际应用中，可以根据所需设计的第一导电图案的谐振波长，以及上述公式(4)，反推得到所需设计的第一导电图案的几何长度，进而设计第一导电图案的具体形状。
[0154]
图29所示的第一导电图案212为磁谐振单元，该第一导电图案212为带阻型图案结构。第一导电图案212的谐振波长不再遵循半波长谐振原理，其谐振主要依靠自谐振，即第一导电图案212的自身结构所产生的电感及电容大小，因此，通过合理设置电容值，可以使第一导电图案212的几何长度远小于谐振波长，例如，该第一导电图案212的几何长度可以为谐振波长的1/10，进而实现深度亚波长结构设计，即第一导电图案212的谐振波长与其几何长度的关系满足公式(5)：
[0155][0156]
在实际应用中，可以根据所需设计的第一导电图案的谐振波长，以及上述公式(5)，反推得到所需设计的第一导电图案的几何长度，进而设计第一导电图案的具体形状。
[0157]
在一种可能的实现方式中，如图29所示，第一导电图案212可以包括：第一线段p1、
第二线段p2及第一连接部p3，第一连接部p3围成的区域为非闭合的区域，第一连接部p3具有第一端部p3a和第二端部p3b，第一线段p1与第一端部p3a连接，且第一线段p1向第一连接部p3围成的区域内部延伸，第二线段p2与第二端部p3b连接，且第二线段p2向第一连接部p3围成的区域内部延伸，且第一线段p1与第二线段p2之间具有间隙。也就是说，第一导电图案212为非闭合的图形，且第一导电图案212的图形的两端的距离较近，从而形成磁谐振单元。
[0158]
图30为本技术实施例中立面频选结构的结构示意图，如图30所示，在立面频选结构21的一个侧面可以设有多个第一导电图案212，图中以每一个侧面设有三个第一导电图案212为例进行示意，在具体实施时，立面频选结构21的一个侧面可以设有两个、四个或更多个第一导电图案212，当然，立面频选结构21的侧面也可以仅设有一个第一导电图案212此处不做限定。
[0159]
图31为本技术实施例中第二导电图案的结构示意图，如图31所示，第二导电图案222可以包括：第一导电部222a和第二导电部222b，第一导电部222a为环状，第一导电部222a围绕第二导电部222b。其中，第一导电部222a可以为圆形、椭圆形、多边形等任意形状的环状图形，第二导电部222b可以为块状或环状等任意形状的图形，此处不做限定。
[0160]
图32为本技术实施例中第二导电图案的结构示意图，如图32所示，第二导电图案222可以包括：多个导电块222c和多个第二连接部222d，每一个第二连接部222d连接两个导电块222c，多个第二连接部222d相互连接。通过设置多个第二连接部222d，可以连接分立设置的多个导电块222c，各第二连接部222d位于该第二导电图案222中的各导电块222c围成的区域内。可选地，可以将导电块222c的边缘设置为凹凸状，使得导电块222c的边缘可以嵌入到相邻的其他导电块222c的边缘中，从而增大相邻导电块222c之间的缝隙的长度，增强电容耦合效果。在具体实施时，可以根据实际需要设置导电块222c和第二连接部222d的形状，此处不做限定。
[0161]
基于同一技术构思，本技术实施例还提供了一种基站天线，图33为本技术实施例提供的基站天线的结构示意图，如图33所示，该基站天线可以包括：上述任一滤波装置2，以及天线阵列31。由于该滤波装置对所需通带频段内的信号具有较高的透过率，对带外信号具有较高的截止速率，因而，包括该滤波装置的基站天线能够有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号。
[0162]
以下结合附图，对滤波装置的具体设置方式进行举例说明。
[0163]
设置方式一：
[0164]
如图33所示，基站天线还可以包括：天线罩32。在一些应用场景下基站天线容易受到环境的影响，例如，应用于室外的天线基站通常在露天的环境下工作，使天线基站容易受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵蚀，天线罩32在机械性能上能够经受外部恶劣环境的作用，可以保护天线基站免受外部环境影响，保证天线基站具有较高的天线精度、较长的寿命及较高的工作可靠性。并且，天线罩32在电气性能上具有较好的电磁波穿透性，不会影响天线阵列31出射的电磁波信号的传输。
[0165]
在本技术的一些实施例中，滤波装置2可以位于天线阵列31与天线罩32之间的位置。天线阵列31可以为多个振子311排列而成的阵列式结构，可以出射一定频率的电磁波信号，可以通过合理设置滤波装置2的方位，使得滤波装置2中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与天线阵列31出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信
号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置2，带外信号被滤波装置2反射，从而保证滤波装置2能够对天线阵列31出射的电磁波信号进行过滤，使滤波装置2可以作为空间电磁波透明窗口。
[0166]
此外，继续参照图33，天线基站还可以包括：电路板33、反射板34及散热器35，电路板33可以为印制电路板(printed circuit board，pcb)，反射板34可以承载天线阵列31，例如，反射板34可以为金属板，反射板34可以将信号聚集反射至接收点处。散热器35可以起到散热作用。
[0167]
设置方式二：
[0168]
图34为本技术实施例提供的基站天线的另一结构示意图，如图34所示，基站天线还可以包括天线罩32，天线罩32的性能和作用可以参照设置方式一中的描述，此处不再赘述。滤波装置2可以集成于天线罩32内部，可以使基站天线的集成度更高，结构更简洁化。可以通过合理设置滤波装置2的方位，使得滤波装置2中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与天线阵列31出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置2，带外信号被滤波装置2反射，从而保证滤波装置2能够对天线阵列31出射的电磁波信号进行过滤，使滤波装置2可以作为空间电磁波透明窗口。
[0169]
设置方式三：
[0170]
天线阵列可以包括：多个第一振子和多个第二振子，第一振子的工作频率小于第二振子的工作频率。图35为本技术实施例中天线阵列的结构示意图，如图35所示，天线阵列可以包括振子311a、振子311b及振子311c，其中，振子311a的工作频率小于振子311b的工作频率，振子311b的工作频率小于振子311c的工作频率，因而，振子311a和振子311b可以作为上述第一振子，振子311c可以作为上述第二振子。
[0171]
在实际应用中，第一振子出射的电磁波信号会向第二振子辐射，例如，图35中，振子311a和振子311b出射的电磁波信号可以向振子311c辐射，这部分电磁波信号对于第二阵子来说属于带外信号，该带外信号进入到第二振子内部，射向第二振子内部的螺钉、线缆接头等缺陷，会引起无源互调问题，导致第二振子的电磁波信号受到干扰。另外，第一振子的电磁波信号辐射至第二振子，还会产生端口相互耦合严重的问题，影响整个基站天线的辐射特性。
[0172]
本技术实施例中，滤波装置可以位于第一振子与第二振子之间的位置，例如在图35中，滤波装置2可以设置在振子311b与振子311c之间的位置，这样可以滤除振子311a和振子311b向振子311c辐射的电磁波信号。并且，滤波装置对于通道频带内的信号的透过率较高，不会影响第二振子的电磁波信号的传输。可以通过合理设置滤波装置2的方位，使得滤波装置2中立面频选结构的第一端指向第二端的方向，与第一振子出射的电磁波信号的辐射方向大致一致，只要能够使电磁波信号射向立面频选结构的内部即可，这样，可以使通带频段内的信号能够穿过滤波装置2，带外信号被滤波装置2反射，从而保证滤波装置2能够对第一振子出射的电磁波信号进行过滤。
[0173]
本技术实施例中，以设置方式一至设置方式三为例，对滤波装置的具体设置方式进行举例说明，在实际应用中，可以根据实际需求，设置滤波装置的具体应用场景，此处不做限定。
[0174]
基于同一技术构思，本技术实施例还提供了一种基站设备，该基站设备可以包括：上述任一基站天线，以及电源，电源用于向基站天线供电。由于上述基站天线能够有效滤除带外信号，防止带外信号进入基站天线的接收端，从而避免带外信号干扰基站天线的信号，因而，包括该基站天线的基站设备传输的信号的质量也较好。
[0175]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0176]
显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。