CN105958188A - 带反射板的交叉渐变槽天线 - Google Patents

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苏明
刘元安
高兆栋
唐碧华
于翠屏
黎淑兰
吴永乐
王卫民
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种带反射板的交叉结构的渐变槽天线，包括两个相互垂直的渐变槽天线(1，2)、反射板(3)和用于天线支撑稳定的塑料结构；渐变槽天线使用两块介质板进行了包覆，这种稳固方法有效的解决了由于渐变槽天线本身介质太薄而造成的易于变形的问题，从而保证两个渐变槽天线交叉之后的垂直精度，以提高两个天线的隔离效果。本发明的天线可以在很宽的频率范围上实现阻抗匹配和波瓣宽度的稳定性，提供±45°极化和很高的前后比，符合移动通信基站天线要求。

Description

带反射板的交叉渐变槽天线
技术领域
本发明涉及微波通信领域，更具体涉及一种作为移动通信基站天线的带反射板的交叉结构的渐变槽天线。
背景技术
渐变槽天线由于其超宽的频率特性，被广泛的应用于印刷电路板天线上来实现宽频范围内的阻抗匹配和远场要求。虽然大部分的移动通信基站天线是偶极子天线和贴片天线，但渐变槽天线在带宽上的优势使其完全可以胜任基站天线的任务。现代移动基站天线需要正负45度的极化，所以为了达到两个垂直平面的极化分布，必然要把两个相同的渐变槽天线垂直交叉在一起。移动通信小区中分为几个扇区，不同的天线分管各自的扇区，这就需要天线在工作频段内保持稳定的半功率波束宽度，同时天线还要有很高的前后比来抑制相对小区之间的干扰。
渐变槽天线的增益一般在4dB左右，前后比在10dB以下，不能有效的减小扇区间的干扰。添加反射面可以反射天线向后散射的能量，从而提高前后比。而更加实用的方法是在渐变槽天线的辐射片上添加若干槽缝，更多的电流分布垂直于辐射方向，前后比可以得到显著的改善。而槽缝在天线辐射片上的分布结构直接影响了前后比的大小。
一般的，单个的渐变槽天线的厚度都很薄，凭借自身的介质很难保持天线平面的平整精度。加之，两个渐变槽天线需要相互垂直时，其相对位置精度更加难以保持。在渐变槽天线两侧包覆一定厚度的介质板可以很好的固定支撑天线，极大的提高交叉天线的加工制作精度，保证天线性能稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种宽带的波束宽度稳定的拥有很高前后比的交叉渐变槽天线。
基于上述目的本发明提供的垂直交叉的渐变槽天线，包括两个互相交叉的渐变槽天线、一个反射板和固定支撑用的介质结构。
渐变槽天线包括由金属地构成的辐射片、中央介质层和由微带线构成的馈电巴伦。辐射片的基本形状为方形，中心部位有一条槽缝，槽缝一端是短路结构，另一端按照一定的规律向纵向扩展变大，构成槽缝向空间的耦合。辐射片两侧在横向上开有若干固定宽度的槽缝，长度按照一定规律变化；中央介质层亦为方形，厚度固定，大小以承载地平面辐射片为准。介质层提供固定的介电常数、磁导率和损耗；馈电巴伦位于介质的另一侧与前述的地平面辐射片相对，由一条宽度渐变的微带线组成，一段通到辐射片的边缘以提供微波输入端口，另一端则跨过辐射片的槽缝，形成一种开路结构。地平面辐射片、中央介质层和微带线馈电巴伦一起共同构成一个渐变槽天线。
反射板位于天线的后方，为一片金属板，金属板上有用于固定用的孔洞。
用于固定支撑用的介质结构分为两种，一种是带有槽缝或孔洞的介质片，包覆在渐变槽天线的两侧用以保证天线不发生弯曲形变。另一种则是用于保持两个渐变槽天线的相互垂直和保证天线本体与反射板稳定连接的结构。
在一些实施方式中，地平面辐射片的末端两侧会被切去，形成圆形、矩形、抛物线形、双曲线形等缺口。
在一些实施方式中，地平面辐射片中心的槽缝的短路处会形成一个圆形或矩形的短路结构。
在一些实施方式中，地平面辐射片的末端槽缝处可以加一定阻值的电阻以引导表面电流。
在一些实施方式中，馈电巴伦的渐变微带线的末端可以是矩形或扇形。
在一些实施方式中，反射板的形状可以是圆形或矩形。
在一些实施方式中，反射板的边缘四周会添加带槽缝的结构以调整远场的波瓣图。
在一些实施方式中，反射板是曲面或者由几个平面折叠而成。
在一些实施方式中，渐变槽天线和上下两个固定支撑用的介质板可以通过粘性物质粘合在一起，也可以通过打孔用塑料螺丝固定在一起。
在一些实施方式中，渐变槽天线的末端需要添加导线或电阻以引导地平面上的电流流通。
优选地，渐变槽天线的宽度为80mm-120mm。
优选地，在渐变槽天线的两侧包覆以做固定用的介质的介电常数为2.2或更低。
优选地，在渐变槽天线的两侧包覆以做固定用的介质上可以开出若干槽缝以降低介质的等效介电常数。
优选地，渐变槽天线前端槽缝的渐变规律服从正切或反正切规律变化。
优选地，渐变槽天线辐射片两侧边缘所加槽缝的长度服从双曲余弦变化规律。
优选地，渐变槽天线加在尾部槽缝用以引导电流的电阻阻值在0-200欧姆。
从上面所述可以看出，本发明提供的交叉渐变槽天线通过两个相互垂直的渐变槽天线提供正负45度极化分量，拥有端口隔离度高、波瓣图稳定和频带宽等优点，很适合用于做移动通信基站天线使用。
附图说明
图1为本发明提供的交叉渐变槽天线实施例中的单个渐变槽天线的正视图和侧视图；
图2为本发明提供的交叉渐变槽天线实施例中的渐变槽天线表面两侧包覆用的介质板；
图3为本发明提供的交叉渐变槽天线实施例中的单个渐变槽天线与两个用于包覆的介质板的组合示意图；
图4为本发明提供的交叉渐变槽天线实施例中的两个交叉的渐变槽天线与反射板的组合装配示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为实施例中的单个渐变槽天线的结构图。渐变槽天线由地平面辐射片1、中央介质2和微带线馈电巴伦3构成。地平面辐射片的中央有一条槽缝1c，槽缝向前延伸按照正切函数的规律渐变张开形成1a,向后则通过圆形的结构1d形成回路。圆形结构上连接电阻4以引导电流流通。辐射片的两侧开有一些槽缝结构1b,槽缝的长度按照双曲余弦函数的规律变化，宽度固定。中央介质2的介电常数为2.2，厚度为0.5mm，中间开有槽缝结构2a以使两个渐变槽天线可以相互交叉垂直安放。馈电巴伦3位于中央介质板2的背面，故在图上以虚线表示。馈电巴伦3由宽度渐变的微带线3b连接到辐射片1的末端以形成天线的馈电端口，另一端则跨过辐射片上的槽缝1c形成一扇形结构3a。在渐变槽天线的馈电端口处焊接SMA接头，以供电缆连接。
图2为实施例中用以包覆渐变槽天线的介质板。介质板1上的槽缝2与图1中的槽缝2a对应，便于两个渐变槽天线可以交叉垂直。介质板1上的槽缝3分布在介质板1的下部，用以将空气介质引入从而降低介质板等效的介电常数，便于天线设计。
两个介质板和一个渐变槽天线可以形成包覆结构，如图3所示。介质板在两侧渐变槽天线在中间的包覆结构可以有效的解决由于渐变槽天线本身介质太薄而造成的易于变形的问题，从而保证两个渐变槽天线交叉之后的垂直精度，以提高两个天线的隔离效果。本实施例中，图3的三部分结构是通过打孔用塑料螺丝固定在一起使用的。
图4为本实施例的整体装配图示意图。渐变槽天线1与渐变槽天线2相互垂直安放，天线的背后为反射板。图4中的虚线为塑料固定支撑件，用以维持天线的整体结构和相对位置精度。
从上述实施例中可以看出，所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线通过将两个渐变槽天线相互垂直交叉放置实现了移动通信基站正负45度的极化和前后比要求，同时通过在天线的表面两侧包覆一定厚度的介质板，确保了两个相互交叉垂直的天线在相对位置上的精确度，从而保证设计的天线在很宽的频率范围上实现了阻抗匹配和波瓣宽度的稳定性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种作为移动通信基站天线的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，包括两个互相交叉的渐变槽天线、一个反射板和固定支撑用的介质结构。
渐变槽天线包括由金属地构成的辐射片、中央介质层和由微带线构成的馈电巴伦。辐射片的中心部位有一条槽缝，槽缝一端是短路结构，另一端按照一定的规律向纵向扩展变大，构成槽缝向空间的耦合。辐射片两侧在横向上开有若干固定宽度的槽缝，长度按照一定规律变化；中央介质层亦为方形，厚度固定，大小以承载地平面辐射片为准。介质层提供固定的介电常数、磁导率和损耗；馈电巴伦位于介质的另一侧与前述的地平面辐射片相对，由一条宽度渐变的微带线组成，一端通到辐射片的边缘以提供微波输入端口，另一端则跨过辐射片的槽缝，形成一种开路结构。地平面辐射片、中央介质层和微带线馈电巴伦一起共同构成一个渐变槽天线。
反射板位于天线的后方，为一片金属板，金属板上有用于固定用的孔洞。
用于固定支撑用的介质结构分为两种，一种是带有槽缝的介质片，包覆在渐变槽天线的两侧用以保证天线不发生弯曲形变。另一种则是用于保持两个渐变槽天线的相互垂直和保证天线本体与反射板稳定连接的结构。
2.根据权利要求1所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，渐变槽天线的中间槽缝向外渐变的规律符合正切函数或反正切函数。
3.根据权利要求1所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，渐变槽天线地平面辐射片两侧的横向槽缝长度的变化规律符合双曲余弦函数。
4.根据权利要求1所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，在单个渐变槽天线的两侧包覆一定介电常数的介质板，以起到支撑稳固的作用。
5.根据权利要求4所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，渐变槽天线两侧起包覆作用的介质板与中央的渐变槽天线可以使用粘性物质粘合，也可以打孔使用塑料螺丝进行固定。
6.根据权利要求4所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，渐变槽天线两侧起包覆作用的介质板上可以开若干条槽缝或孔洞，以达到降低介质板介电常数的目的。
7.根据权利要求1所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，地平面辐射片的末端两侧会被切去，形成圆形、矩形、抛物线形、双曲线形等缺角。
8.根据权利要求1所述的带反射板的交叉结构的渐变槽天线，其特征在于，可以在渐变槽天线尾部槽缝添加一用以引导电流的电阻。
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