CN103904438A

CN103904438A - 一种宽带双极化基站天线

Info

Publication number: CN103904438A
Application number: CN201410111504.0A
Authority: CN
Inventors: 李融林; 莫小龙; 崔悦慧
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明公开了一种宽带双极化基站天线，包括第一、第二振子单元及反射板，所述第一振子单元及第二振子单元相互正交嵌套固定在反射板上。所述第一振子单元及第二振子单元均包括振子单元左臂、振子单元右臂、槽线、馈电微带线和介质板，本发明采用两个平面结构的振子单元相互正交嵌套实现双极化，结构简单，用微带-缝隙耦合馈电获取宽阻抗带宽，同时该双极化天线的辐射方向图稳定、增益达9dBi，适用于移动通信基站天线。

Description

一种宽带双极化基站天线

技术领域

本发明涉及移动通信基站天线领域，特别涉及一种宽带双极化基站天线。

背景技术

基站天线作为移动通信系统的重要组成部分，其性能对移动通信系统有决定性作用。双极化天线采用极化分集技术有利于频率复用、收发同工、抵抗多径衰落和提高通信系统的容量。双极化天线极化分集利用土45°二个极化方向正交的天线之间的不相关性,分集增益约为5dB,比起单极化天线常用的空间分集技术，分集增益要高约2dB。此外,单极化天线空间分集接收的效果取决于两副接收天线的位置，天线覆盖的正方向为最好,慢慢向两侧减弱,小区实际覆盖范围会因此而缩小。用双极化天线的极化分集技术代替单极化天线的空间分集技术,天线位置几乎不影响分集增益,覆盖主方向和边缘处的差别非常小,能充分改善边缘处的接收效果,保证覆盖范围不变。双极化天线能接收或发射两个极化正交的电磁波,因此在同一带宽内,双极化天线可以发射两种信号,这提高了收发时工作或者频率复用的效率。

现已提出的双极化基站天线有直立振子和贴片天线二类。贴片天线缝隙耦合馈电，要实现双极化需采用多层结构，带宽较窄不易获取高隔离。由中心正交放置的二对直立振子构成的双极化基站天线，直立振子需用巴伦馈电，巴伦同时兼具支撑的作用，但巴伦与振子的集成有一定难度。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种宽带双极化基站天线。

本发明采用如下技术方案：

一种宽带双极化基站天线，包括第一、第二振子单元及反射板，所述第一振子单元及第二振子单元相互正交嵌套固定在反射板上。

所述第一振子单元及第二振子单元均包括印刷振子、馈电微带线和介质板，所述印刷振子包括振子单元左臂、振子单元右臂、槽线，所述振子单元左臂、振子单元右臂及槽线印刷于介质板的正面上，所述馈电微带线印刷于介质板的背面上。

所述振子单元左臂及振子单元右臂关于介质板中线镜像对称，所述槽线位于介质板中线处。

所述馈电微带线包括第一匹配段、第二耦合段和第三匹配段，所述第一匹配段和第三匹配段分别垂直于第二耦合段，所述第一匹配段长为0.1～0.3λ₀，其特性阻抗为50Ω，第三匹配段长为0.5～0.15λ₀，其特性阻抗为50Ω。

所述振子单元左臂及振子单元右臂在末端处向下弯折，未弯折部分与弯折部分的比为0.3～0.7。

第一振子单元第二耦合段在馈电点处向下凹，第二振子单元第二耦合段在馈电点处向上凹。

第一振子单元介质板中间向下开有第一振子单元槽，第二振子单元介质板中间向上开有第二振子单元槽。

所述第一、第二振子单元的高度0.2λ₀～0.5λ₀。

所述反射板为带侧边的结构。

所述印刷振子下端与地板焊接。

本发明的有益效果：

本发明采用两个平面结构的振子单元相互正交嵌套实现双极化，结构简单；二个振子之间只需要穿插嵌套在一起，固定在反射板上即可，四个固定点，无需其他辅助固定。馈电结构为一印刷宽带巴伦，天线带宽可完全覆盖680-980MHz，可完全覆盖GSM900与LTE700频段。

附图说明

图1是本发明一种宽带双极化基站天线的结构图；

图2是本发明一种宽带双极化基站天线的第一振子单元；

图3是本发明一种宽带双极化基站天线的第二振子单元；

图4是本发明一种宽带双极化基站天线的带宽图；

图5是本发明一种宽带双极化基站天线在680MHz辐射方向图

图6是本发明一种宽带双极化基站天线在830MHz辐射方向图；

图7是本发明一种宽带双极化基站天线在980MHz辐射方向图；

图8是图1的俯视图；

图9是图1的前视图。

图中示出：

1-第一振子单元；2-第二振子单元；3-反射板；4A-第一振子单元左臂；4B-第一振子单元右臂；5-第一振子单元槽线；6-第一振子单元开槽；7-第一振子单元介质板；8A-第一振子单元第一匹配段；8B-第一振子单元第二耦合段；8C-第一振子单元第三匹配段；9A-第二振子单元左臂；9B-第二振子单元右臂；10-第二振子单元槽线；11-第二振子单元开槽；12-第二振子单元介质板；13A-第二振子单元第一匹配段；13B-第二振子单元第二耦合段；13C-第二振子单元第三匹配段。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1、图8、图9所示，一种宽带双极化基站天线，包括第一振子单元1、第二振子单元2和反射板3，所述第一振子单元1和第二振子单元2相互正交嵌套，并固定在反射板中心。所述第一、第二振子单元的高度为0.3λ₀～0.5λ₀，λ₀为361.4mm。

如图2所示，所述第一振子单元1包括第一振子单元左臂4A、第一振子单元右臂4B、第一振子单元槽线5、第一振子单元介质板7和第一振子单元馈电微带线，所述第一振子单元左臂4A、第一振子单元右臂4B和第一振子单元槽线5印刷于第一振子单元介质板7的正面上，所述第一振子单元馈电微带线印刷于第一振子单元介质板7的背面上。

如图3所示，所述第二振子单元2包括第二振子单元左臂9A、第二振子单元右臂9B、第二振子单元槽线10、第二振子单元介质板12和第二振子单元馈电微带线，所述第二振子单元左臂9A、第二振子单元右臂9B和第二振子单元槽线10印刷于第二振子单元介质板12的正面上，所述第二振子单元馈电微带线印刷于第二振子单元介质板12的背面上。

所述第一振子单元馈电微带线包括第一振子单元第一匹配段8A、第一振子单元第二耦合段8B及第一振子单元第三匹配段8C构成。所述第一振子单元第一匹配段和第一振子单元第三匹配段分别垂直于第一振子单元第二耦合段，所述第一匹配段8A长为0.1～0.3λ₀，其特性阻抗为50Ω，第三匹配段8C长为0.5～0.15λ₀，其特性阻抗为50Ω。

所述第二振子单元馈电微带线由第二振子单元第一匹配段13A、第二振子单元第二耦合段13B、第二振子单元第三匹配段13C构成。所述第二振子单元第一匹配段13A和第二振子单元第三匹配段13C分别垂直于第二耦合段，所述第二振子单元第一匹配段13A长为0.1～0.3λ₀，其特性阻抗为50Ω，第二振子单元第三匹配段13C长为0.5～0.15λ₀，其特性阻抗为50Ω。

为了留出空间实现两个振子单元的相互嵌套，分别在所述第一振子单元介质板7中间向下开有等于介质板厚度的第一振子单元开槽6。如图3所示，所述第二振子单元介质板上开有等于介质板厚度的第二振子单元开槽11，第一振子单元开槽及第二振子单元开槽均位于所在介质板的中线处，相对应的第一振子单元第二耦合段8B于耦合点处向下凹，第二振子单元第二耦合段13B于耦合点处向上凹。

所述第一振子单元及第二振子单元的振子单元左臂、振子单元右臂都在末端处向下弯折，未弯折部分与弯折部分的比为0.3～0.7。振子单元左臂和振子单元右臂关于中线镜像对称。

所述第一、第二振子单元的槽线位于介质板的中线处。

振子单元左臂、振子单元右臂及槽线构成印刷振子。

本实施例中第一振子单元介质板7和第二振子单元介质板12采用高频板材RO4350B，厚度1.52mm，相对介电常数3.48。

本实施例的第一振子单元1和第二振子单元2的高为117mm，约为0.32λ₀，长为170mm，约为0.47λ₀。

本实施例中第一、第二振子单元的第一匹配段的长度为49mm，宽度为3.5mm，第二耦合段长度为27mm，宽度为2.5mm，第三匹配段长度为26mm，宽度为2.5mm。

反射板采用带侧边的结构，本实施例中反射板3长度为500mm，总宽度为384mm。反射板3可采用铝板、铜板等板材。反射板3的底板保留平板的宽度为280mm，二侧边向上弯折二次，第一次弯折角度为150°，弯折部分的长度为60mm，第二次弯折角度为120°，弯折部分的长度为10mm。

宽带圆极化天线组阵时，单元间距可用300mm（0.98λ_980MHz，λ_980MHz为306mm），在高频不出现栅瓣，垂直面方向图稳定。

如图4、图5、图6、图7所示，本发明采用两个平面结构的振子单元相互正交嵌套实现双极化，馈电结构为一印刷宽带巴伦，天线带宽可完全覆盖680-980MHz，真正意义上实现了宽带化；采用带有侧边反射板，实现了65±5°的水平面半功率波束宽度，高增益可达9dBi。在组成基站天线阵列时，辐射单元之间的间距可达到306mm（～λ₂，λ₂为自由空间频率980MHz所对应的波长），四单元阵列增益可达15dBi。

该双极化基站天线具有全平面结构，体积小、制作简单、带宽大、辐射方向图稳定、增益高，十分合适用作移动通信基站天线。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种宽带双极化基站天线，其特征在于，包括第一、第二振子单元及反射板，所述第一振子单元及第二振子单元相互正交嵌套固定在反射板上。

2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述第一振子单元及第二振子单元均包括印刷振子、馈电微带线和介质板，所述印刷振子包括振子单元左臂、振子单元右臂、槽线，所述振子单元左臂、振子单元右臂及槽线印刷于介质板的正面上，所述馈电微带线印刷于介质板的背面上。

3.根据权利要求2所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述振子单元左臂及振子单元右臂关于介质板中线镜像对称，所述槽线位于介质板中线处。

4.根据权利要求2所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述馈电微带线包括第一匹配段、第二耦合段和第三匹配段，所述第一匹配段和第三匹配段分别垂直于第二耦合段，所述第一匹配段长为0.1～0.3λ₀，其特性阻抗为50Ω，第三匹配段长为0.5～0.15λ₀，其特性阻抗为50Ω。

5.根据权利要求3所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，振子单元左臂及振子单元右臂在末端处向下弯折，未弯折部分与弯折部分的比为0.3～0.7。

6.根据权利要求4所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，第一振子单元第二耦合段在馈电点处向下凹，第二振子单元第二耦合段在馈电点处向上凹。

7.根据权利要求2所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，第一振子单元介质板中间向下开有第一振子单元槽，第二振子单元介质板中间向上开有第二振子单元槽。

8.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述第一、第二振子单元的高度0.2λ₀～0.5λ₀。

9.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述反射板为带侧边的结构。

10.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线，其特征在于，所述印刷振子下端与地板焊接。