CN107732448A - 一种低成本小型化5g基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本小型化5G基站天线，包括天线外罩、辐射单元、反射板、HetNet透镜、固定板和天线接头，辐射单元包括32个辐射振子，每个辐射振子包括+45°极化天线体和‑45°极化天线体，+45°极化天线体和‑45°极化天线体分别经第一和第二同轴电缆与HetNet透镜的输入端分别连接；天线接头为64个带法兰盘的接头，64个接头呈8*8阵列均匀间隔设置于固定板的外表面；每个接头的一端连接第三同轴电缆，第三同轴电缆的穿过固定板将法兰盘固定于固定板的外表面，每个接头的另一端经第四同轴电缆与HetNet透镜的输出端分别连接。本发明的有益效果在于：通过HetNet透镜实现波束成形和波束偏转，简化辐射振子的加工工艺，降低天线的生产成本。

Description

一种低成本小型化5G基站天线
技术领域
本发明涉及一种低成本小型化5G基站天线，主要运用于5G移动通信系统。
背景技术
随着物联网、车联网、工业控制、虚拟现实（VR）、可穿戴设备等相关技术的急速发展，这些应用领域和使用场景对无线通信技术提出了以下要求：单位面积移动数据流量增长1000倍、典型用户数据速率提升100倍、联网设备的数量增加100倍、端到端时延小于1毫秒。相关应用行业因这些“硬需求”对5G通信表达出了强烈的期待，而通信行业也观察到了5G通信广大的市场需求。发展5G通信的商业可行性、必要性、紧迫性已经得到了业界的广泛认可。
移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下的频段，随着无线通信的高速发展，射频频段频率资源十分拥挤已经非常紧张，而 5G超高速无线数据传输所需要的超宽信号带宽在传统的射频频段也难以得到满足。而在毫米波频段可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，这使得 5G走向毫米波频段成为必然的选择。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种低成本小型化5G基站天线，简化辐射振子的加工工艺，降低天线的生产成本。
本发明解决技术问题所采用的方案是：一种低成本小型化5G基站天线，包括天线外罩、辐射单元、反射板、HetNet透镜、固定板和天线接头，所述天线外罩和固定板上下固定连接形成一内腔，所述反射板和HetNet透镜上下间隔设置于所述内腔内；所述辐射单元包括32个辐射振子，所述32个辐射振子呈阵列均匀间隔固定在反射板的上表面；每个辐射振子包括一+45°极化天线体和一-45°极化天线体，所述+45°极化天线体和-45°极化天线体分别经第一同轴电缆和第二同轴电缆与HetNet透镜的输入端分别连接；所述天线接头为64个带法兰盘的接头，64个接头呈8*8阵列均匀间隔设置于所述固定板的外表面；每个接头的一端连接一第三同轴电缆，所述第三同轴电缆穿过固定板将法兰盘固定于固定板的外表面，每个接头的另一端经第四同轴电缆与HetNet透镜的输出端分别连接。
进一步的，所述32个辐射振子呈8 X4阵列排列，并且相邻辐射振子之间间隔0.7-0.8个波长。
进一步的，所述反射板下端面经若干个均匀间隔设置的第一定位柱与所述HetNet透镜连接；所述HetNet透镜的下端面经若干个均匀间隔设置的第二定位柱与所述固定板连接；所述反射板、HetNet透镜的固定板之间的间距至少大于1个波长。
进一步的，每个辐射振子由四片金属辐射体、一介质板和一巴伦座组成，四片金属辐射体分别为A-1、A-2、B-1和B-2，所述四片金属辐射体贴附与所述介质板的上表面，所述巴伦座包括一底座以及间隔设置于底座上竖向的第一巴伦臂和第二巴伦臂；其中金属辐射体A-1、A-2在介质板上呈+45°方向分布，金属辐射体B-1、B-2在介质板上呈-45°方向分布，第一同轴电缆的网线与第一巴伦臂和金属辐射体A-1焊接，芯线与金属辐射体A-2焊接，形成所述+45°dipole天线体；第二同轴电缆的网线与第二巴伦臂和金属辐射体B-1焊接，芯线与金属辐射体B-2焊接，形成所述-45°dipole天线体，+45°dipole天线体和-45°dipole天线体呈90°正交。
进一步的，所述第一同轴电缆和第二同轴电缆为RG1.13同轴电缆。
进一步的，所述四片金属辐射体A-1、A-2、B-1、B-2以及介质板均为单面覆铜印制线路板，线路板的板材可为Rogers板材或F4B板材。
进一步的，所述HetNet透镜包括四个呈正十二边形的透镜，每个透镜包括16个输入端和16个输出端，其中16个输入端为直线线型输入端，16个输出端为8个正弦线型输出端和8个余弦线型输出端。
进一步的，所述透镜为双面覆铜印制板，板材可为Rogers板材或F4B或其它材质的双面覆铜板材。
进一步的，所述透镜的背面为金属覆铜层，正面为金属层印制HetNet透镜，中间为高频介质层。
进一步的，所述透镜的左右两边为过孔覆铜的金属覆铜层a和金属覆铜层b，所述金属覆铜层a和金属覆铜层b与背面金属覆铜层相连；每个透镜的上下两端分别有两个接触端，每个接触端处分别焊接有一50Ω的贴片电阻，用于吸收透镜的侧壁反射。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明提供的天线，简化了辐射振子的加工工艺，大大降低了天线的生产成本，具有高增益，小型化大规模MIMO阵列、结构简单、造价低廉等特性，可完美运用于未来的5G移动通信系统。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明实施例提供的天线的整体结构示意图。
图2为本发明实施例提供的天线接头在固定板上的布局示意图。
图3为本发明实施例提供的HetNet透镜的示意图。
图4为本发明实施例提供的辐射振子的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的四片金属辐射体在介质板上的分布示意图。
图中：1-天线外罩；2-辐射单元；3-辐射振子；30-介质板；31-巴伦座；310-底座；311-第一巴伦臂；312-第二巴伦臂；4-反射板；5-HetNet透镜；50-接触端；6-固定板；7-天线接头；8-第一定位柱；9-第二定位柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～5所示，本实施例的一种低成本小型化5G基站天线，包括天线外罩1、辐射单元2、反射板4、HetNet透镜5、固定板6和天线接头7，所述天线外罩1和固定板6上下固定连接形成一内腔，所述反射板4和HetNet透镜5上下间隔设置于所述内腔内；所述辐射单元2包括32个辐射振子3，所述32个辐射振子3呈阵列均匀间隔固定在反射板4的上表面；每个辐射振子3包括一+45°极化天线体和一-45°极化天线体，所述+45°极化天线体和-45°极化天线体分别经第一同轴电缆和第二同轴电缆与HetNet透镜5的输入端(in)分别连接；所述天线接头7为64个带法兰盘的接头，64个接头呈8X8阵列均匀间隔设置于所述固定板6的外表面；每个接头的一端连接一第三同轴电缆，所述第三同轴电缆穿过固定板6将法兰盘固定于固定板6的外表面，每个接头的另一端经第四同轴电缆与HetNet透镜5的输出端（out）分别连接。
从上述可知，本发明的有益效果在于：为了实现宽频特性，所述辐射振子3由四片金属辐射体、介质板30、巴伦座31组成，四片辐射体附着在介质板30上。为了实现信号馈电点，通过第一同轴电缆和第二同轴电缆与HetNet透镜5的输入端连接。通过HetNet透镜5，实现每个天线体的幅值和相位进而实现波束成形和波束偏转。
在本实施例中，所述32个辐射振子3呈8X4阵列排列，并且相邻辐射振子3之间间隔0.7-0.8个波长。32个辐射振子3通过螺丝或铆钉均匀铆固在反射板4上，为了减小辐射振子3间的干扰及互耦效应，辐射振子3与振子之间间隔0.7-0.8个波长，排列方式为8X4。
在本实施例中，所述反射板4下端面经若干个均匀间隔设置的第一定位柱8与所述HetNet透镜5连接；所述HetNet透镜5的下端面经若干个均匀间隔设置的第二定位柱9与所述固定板6连接；所述反射板4、HetNet透镜5的固定板6之间的间距至少大于1个波长。
在本实施例中，每个辐射振子3由四片金属辐射体、一介质板30和一巴伦座31组成，四片金属辐射体分别为A-1、A-2、B-1和B-2，所述四片金属辐射体贴附与所述介质板30的上表面，所述巴伦座31包括一底座310以及间隔设置于底座310上竖向的第一巴伦臂311和第二巴伦臂312；其中金属辐射体A-1、A-2在介质板30上呈+45°方向分布，金属辐射体B-1、B-2在介质板30上呈-45°方向分布，第一同轴电缆的网线与第一巴伦臂311和金属辐射体A-1焊接，芯线与金属辐射体A-2焊接，形成所述+45°dipole天线体；第二同轴电缆的网线与第二巴伦臂312和金属辐射体B-1焊接，芯线与金属辐射体B-2焊接，形成所述-45°dipole天线体，+45°dipole天线体和-45°dipole天线体呈90°正交。
在本实施例中，所述第一同轴电缆和第二同轴电缆为RG1.13同轴电缆。
在本实施例中，所述四片金属辐射体A-1、A-2、B-1、B-2以及介质板30均为单面覆铜印制线路板，线路板的板材可为Rogers板材或F4B板材。
在本实施例中，所述HetNet透镜5包括四个呈正十二边形的透镜，每个透镜包括16个输入端(in)和16个输出端(out)，其中16个输入端为直线线型输入端，16个输出端为8个正弦线型输出端和8个余弦线型输出端。
在本实施例中，所述透镜为双面覆铜印制板，板材可为Rogers板材或F4B或其它材质的双面覆铜板材。
在本实施例中，所述透镜的背面为金属覆铜层，正面为金属层印制HetNet透镜5，中间为高频介质层。
在本实施例中，所述透镜的左右两边为过孔覆铜的金属覆铜层a和金属覆铜层b，所述金属覆铜层a和金属覆铜层b与背面金属覆铜层相连；每个透镜的上下两端分别有两个接触端50，每个接触端50处分别焊接有50Ω的贴片电阻，用于吸收透镜的侧壁反射。所述金属覆铜层a和金属覆铜层b与背面金属覆铜层相连，实现接地，构成接地线；所述第四同轴电缆依次焊接在每个透镜输出端(out)，其中第四同轴电缆的网线依次焊接在接地线上，芯线依次焊接在每个透镜的正弦或余弦线型输出端（out）。
综上所述，本发明提供的一种低成本小型化5G基站天线，结构简单，具有高增益，小型化大规模MIMO阵列、低干扰、低互耦、造价低等特性，可运用于未来的5G移动通信系统。
上例较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：包括天线外罩、辐射单元、反射板、HetNet透镜、固定板和天线接头，所述天线外罩和固定板上下固定连接形成一内腔，所述反射板和HetNet透镜上下间隔设置于所述内腔内；所述辐射单元包括32个辐射振子，所述32个辐射振子呈阵列均匀间隔固定在反射板的上表面；每个辐射振子包括一+45°极化天线体和一-45°极化天线体，所述+45°极化天线体和-45°极化天线体分别经第一同轴电缆和第二同轴电缆与HetNet透镜的输入端分别连接；所述天线接头为64个带法兰盘的接头，64个接头呈8*8阵列均匀间隔设置于所述固定板的外表面；每个接头的一端连接一第三同轴电缆，所述第三同轴电缆穿过固定板将法兰盘固定于固定板的外表面，每个接头的另一端经第四同轴电缆与HetNet透镜的输出端分别连接。
2.根据权利要求1所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述32个辐射振子呈8*4阵列排列，并且相邻辐射振子之间间隔0.7-0.8个波长。
3.根据权利要求1所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述反射板下端面经若干个均匀间隔设置的第一定位柱与所述HetNet透镜连接；所述HetNet透镜的下端面经若干个均匀间隔设置的第二定位柱与所述固定板连接；所述反射板、HetNet透镜的固定板之间的间距至少大于1个波长。
4.根据权利要求1所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：每个辐射振子由四片金属辐射体、一介质板和一巴伦座组成，四片金属辐射体分别为A-1、A-2、B-1和B-2，所述四片金属辐射体贴附与所述介质板的上表面，所述巴伦座包括一底座以及间隔设置于底座上竖向的第一巴伦臂和第二巴伦臂；其中金属辐射体A-1、A-2在介质板上呈+45°方向分布，金属辐射体B-1、B-2在介质板上呈-45°方向分布，第一同轴电缆的网线与第一巴伦臂和金属辐射体A-1焊接，芯线与金属辐射体A-2焊接，形成所述+45°dipole天线体；第二同轴电缆的网线与第二巴伦臂和金属辐射体B-1焊接，芯线与金属辐射体B-2焊接，形成所述-45°dipole天线体，所述+45°dipole天线体和-45°dipole天线体呈90°正交。
5.根据权利要求1或4所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述第一同轴电缆和第二同轴电缆为RG1.13同轴电缆。
6.根据权利要求4所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述四片金属辐射体A-1、A-2、B-1、B-2以及介质板均为单面覆铜印制线路板，线路板的板材可为Rogers板材或F4B板材。
7.根据权利要求1所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述HetNet透镜包括四个呈正十二边形的透镜， 每个透镜包括16个输入端和16个输出端，其中16个输入端为直线线型输入端，16个输出端为8个正弦线型输出端和8个余弦线型输出端。
8.根据权利要求7所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述透镜为双面覆铜印制板，板材可为Rogers板材或F4B或其它材质的双面覆铜板材。
9.根据权利要求8所述的一种低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述透镜的背面为金属覆铜层，正面为金属层印制HetNet透镜，中间为高频介质层。
10.根据权利要求7所述的一种新型低成本小型化5G基站天线，其特征在于：所述透镜的左右两边为过孔覆铜的金属覆铜层a和金属覆铜层b，所述金属覆铜层a和金属覆铜层b与背面金属覆铜层相连；每个透镜的上下两端分别有两个接触端，每个接触端处分别焊接有一50Ω的贴片电阻，用于吸收透镜的侧壁反射。
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