CN100418270C - 移动通信基台用的宽频带赋形波束天线 - Google Patents

Abstract

移动通信用宽频带赋形波束天线是一种应用在移动通信基台中的宽频带赋形波束天线，该天线由非对称渐变槽线辐射器(1)和后置金属反射板(2)组成，在后置金属反射板(2)的中央开有缝隙(21)，非对称渐变槽线辐射器(1)垂直插入该缝隙(21)并将后置金属反射板(2)与非对称渐变槽线天线(1)连接成电接触状态；其中，非对称渐变槽线辐射器(1)由介质板(12)和位于介质板(12)两侧的金属层构成，在该介质板(12)的一侧为设有非对称渐变槽线的金属层(11)；另一侧为微带馈线层(13)。该天线为单一结构无需组阵、单端口馈电无需馈线网络的赋形基台天线，可工作于很宽的移动通信频带上。

Description

移动通信基台用的宽频带赋形波束天线

技术领域

本发明涉及一种印刷天线，尤其涉及一种移动通信基台中使用的赋形天线。

背景技术

目前移动通信领域中，基台天线方向性图赋形技术一般是将天线单元组阵，并对各单元施加不等辐度和/或不同相位的馈电，通过调整阵因子来实现期望的阵列辐射方向性图。这种赋形技术需要分别设计天线的单元与阵列，以及结构复杂的馈线网络。另一方面，传统基台天线由较窄频带的偶极子单元组阵，只有约10％的工作频带。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种移动通信基台用的宽频带赋形波束天线，该天线为单一结构无需组阵、单端口馈电无需馈线网络的赋形基台天线，可工作在很宽的移动通信频带上。

技术方案：本发明的宽频带赋形波束天线由非对称渐变槽线辐射器和后置金属反射板组成，在后置金属反射板的中央开有缝隙，非对称渐变槽线辐射器垂直插入该缝隙并将后置金属反射板与非对称渐变槽线辐射器连接成电接触状态；其中，非对称渐变槽线辐射器由介质板和位于介质板两侧的金属层构成，在该介质板的一侧为设有非对称渐变槽线的金属层；另一侧为微带馈线层。后置金属反射板的缝隙上设有使外接同轴电缆与非对称渐变槽线辐射器的微带馈线相连的圆孔，在该圆孔中装置标准连接器。

金属导体层上的上侧渐变槽线段、下侧渐变槽线段的内端分别与圆形槽线谐振腔相连接，在金属导体层上的上部金属层的外边缘上设有多条深度渐变的扼流槽。微带馈线层由三段不同宽度的微带线段即：微带90°折角段、阻抗匹配段和微带-槽线的耦合段顺序相接而成。非对称渐变槽线辐射器由双面敷铜的介质板制成。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明的优点在于可使移动通信基台天线实现宽频带上的赋形波束。

本发明采用与传统基台天线赋形技术完全不同的方案，同时设计符合基台天线要求的水平面与垂直面方向性图，无需组阵、也无需复杂的阵列馈电网络，即可在很宽的频带内实现移动通信中对基台天线方向性图的赋形要求，包括抑制向上半空间辐射的副瓣、填充下半空间的辐射零点，以及波束主向的按需适度下倾等。

本发明利用渐变槽线天线结构达到约20％的宽频带特性，适合移动通信应用。本发明采用印刷结构，制作简单，利于天线的批量生产。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明中天线的回波损耗与频率关系测试曲线的示例图。

图3是本发明在10GHz频率上的典型辐射测试方向性图。

以上的图中有：非对称渐变槽线辐射器1，非对称渐变槽线的金属层11，上侧渐变槽线段111，下侧渐变槽线段112，圆形槽线谐振腔113，深度渐变的扼流槽114，双面敷铜的介质板12，微带馈线层13，微带90°折角段131、阻抗匹配段132、微带-槽线的耦合段133；后置金属反射板2，缝隙21，圆孔22。

具体实施方式

该天线由非对称渐变槽线辐射器1和后置金属反射板2组成，在后置金属反射板2的中央开有缝隙21，非对称渐变槽线辐射器1垂直插入该缝隙21并将后置金属反射板2与非对称渐变槽线辐射器1连接成电接触状态；其中，非对称渐变槽线辐射器1由介质板12和位于介质板12两侧的金属层构成，在该介质板12的一侧为设有非对称渐变槽线的金属层11；另一侧为微带馈线层13。

后置金属反射板2的缝隙21上设有使外接同轴电缆与非对称渐变槽线辐射器1的微带馈线13相连的圆孔22，在该圆孔22中装置标准连接器。金属导体层11上的上侧渐变槽线段111、下侧渐变槽线段112的内端分别与圆形槽线谐振腔113相连接，在金属导体层11上的上部金属层的外边缘上设有多条深度渐变的扼流槽114。微带馈线层13由三段不同宽度的微带线段即：微带90°折角段131、阻抗匹配段132和微带-槽线的耦合段133顺序相接而成。

采用厚0.5mm的介质板12(ε_r＝2.2)，其一面为非对称渐变槽线的金属层11，另一面为微带馈线层13。上侧渐变槽线段111和下侧渐变槽线段112的形状分别由方程 $y\left(x\right)=C_1{e}^{R_{1}x}+D_1$ 与 $y\left(x\right)=-C_2{e}^{R_{2}x}-D_2$ 描述，其中，系数C₁、D₁、C₂、D₂、R₁和R₂分别取[0.17，0.33，0.785，-0.285，0.08，0.11]。组成微带馈线层13的微带90°折角段131、阻抗匹配段132、微带-槽线的耦合段133分别为宽度1.3mm，0.85mm，0.34mm；长度9.95mm，4.85mm，13mm。后置金属反射板2的面积为30mm×52mm，厚3mm；中央开有缝隙长48mm，宽0.5mm，用于垂直插入非对称渐变槽线辐射器1；后置金属反射板2上开有的圆孔，用于装置同轴电缆-微带线的标准连接器。

上述示例的赋形波束天线，在(5.56～16.8)GHz的三倍频程范围内回波损耗小于-10dB。在(9～11)GHz的频段上，水平面方向性图的半功率波瓣宽度为(71～58)°；垂直面方向性图的主向下倾(4～5)°度，上半侧旁瓣与后瓣电平小于-19.9dB，下半侧不存在零点。

Claims (2)

1. 一种移动通信基台用的宽频带赋形波束天线，其特征在于该天线由非对称渐变槽线辐射器(1)和后置金属反射板(2)组成，在后置金属反射板(2)的中央开有缝隙(21)，非对称渐变槽线辐射器(1)垂直插入该缝隙(21)并将后置金属反射板(2)与非对称渐变槽线辐射器(1)连接成电接触状态；其中，非对称渐变槽线辐射器(1)由介质板(12)和位于介质板(12)两侧的金属层构成，在该介质板(12)的一侧为设有非对称渐变槽线的辐射器金属层(11)；另一侧为微带馈线层(13)；辐射器金属层(11)上的上侧渐变槽线段(111)、下侧渐变槽线段(112)的内端分别与圆形槽线谐振腔(113)相连接，在辐射器金属层(11)上的上部金属层的外边缘上设有多条深度渐变的扼流槽(114)。

2. 根据权利要求1所述的移动通信基台用的宽频带赋形波束天线，其特征在于微带馈线层(13)由三段不同宽度的微带线段即：微带90°折角段(131)、阻抗匹配段(132)和微带-槽线的耦合段(133)顺序相接而成。

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