CN107799886A - 一种新型扩频宽带基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型扩频宽带基站天线，包括反射板、天线辐射单元及耦合单元，所述天线辐射单元通过支撑柱固定在反射板的上方，所述耦合单元固定在天线辐射单元的上方，所述天线辐射单元包括四个辐射臂、介质基板及馈线结构，其中两个辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，另外两个辐射臂构成‑45度极化振子，由第二馈线馈电，所述四个辐射臂均包括印制在介质基板的菱形贴片及半圆形贴片，所述菱形贴片开有U型缝隙，所述半圆形贴片加载在菱形贴片的一个角上。该天线具有带宽大，结构简单新颖，辐射方向图稳定的优点。

Description

一种新型扩频宽带基站天线
技术领域
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种新型扩频宽带基站天线。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，新频段的开发利用尤其重要，日本已经将1427-1515MHz频段运用在IMT(国际移动通信)服务上，在欧洲，25个欧盟国家支持将1415-1515MHz用于IMT服务，德国和意大利已经将中心频段1452-1442MHz拍卖给IMT服务。法国、爱尔兰和斯洛文尼亚在塞浦路斯监管机构咨询拍卖1452-1442MHz给IMT服务。现阶段在中国就有2G、3G、LTE(4G)系统，2G系统使用1710-1550MHz，3G系统使用频段1550-2170MHz，LTE(4G)系统使用2300-12640MHz，中国的无线通信系统目前已覆盖1710-2640MHz频段。随着移动通信技术的发展，带宽的需求越来越重要，不同移动系统的使用占用不同的频段，同一个天线若能覆盖多个系统频段将可以减小制作成本，增大空间利用，增加经济收益，存在更大的价值。因此，新设计安装的宽带天线同时覆盖1427-1515MHz和1710-2640MHz同时支持IMT服务和不同的移动通信系统，以取得更大的经济效益。
目前，宽带基站天线一般可以覆盖2G、3G、LTE(4G)系统的带宽，并不具备覆盖IMT服务的带宽，若一副天线可以工作于多个通信系统，从而可以减少天线的数目，实现通信设备的小型化
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种新型扩频宽带基站天线，本发明是一种辐射增益高，且方向图稳定的带宽扩展宽带基站天线，该宽带基站天线能实现66％的阻抗带宽，覆盖1410-2800MHz的频段。
本发明采用如下技术方案：
一种新型扩频宽带基站天线，包括反射板、天线辐射单元及耦合单元，所述天线辐射单元通过支撑柱固定在反射板的上方，所述耦合单元固定在天线辐射单元的上方，所述天线辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂、介质基板及馈线结构，所述馈线结构包括第一及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电；
所述耦合单元由三个圆形金属片构成，三个圆形金属片纵向排列；
所述第一、第二、第三及第四辐射臂的结构相同，均包括印制在介质基板的菱形贴片及半圆形贴片，所述菱形贴片开有U型缝隙，所述半圆形贴片加载在菱形贴片的一个角上。
所述U型缝隙的弧度部分位于辐射臂的中心位置，其开口方向朝向半圆形贴片，且开口宽度与半圆形贴片相对应。
所述三个圆形金属片的圆心均与介质基板的中心点在同一条竖直直线上。
三个圆形金属片中的最下层距离天线辐射单元为5mm。
所述第一馈线及第二馈线相互垂直，垂直的交点位于介质基板的中心点。
所述第一及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二及第四辐射臂关于介质基板中心点对称。
所述支撑柱为绝缘塑料柱。
所述三个圆形金属片的半径相等，均为19mm。
反射板与天线辐射单元的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.1GHz在自由空间中所对应波长。
本发明的有益效果：
(1)本发明带宽完全覆盖1410-2800MHz，不仅适用于2G/3G/LTE(4G)系统还适用于IMT系统。
(2)本发明辐射臂具有镂空U型结构，扩展频带效果好。
(3)本发明耦合单元结构简单，具有很好的阻抗匹配作用。
(4)本发明辐射体结构新颖，耦合单元结构简单，宽带宽，方向图稳定，增益高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的正视剖面图；
图4是本发明的左视剖面图；
图5是本发明实施例天线的带宽测试图。
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
图1至图4所示，一种新型扩频宽带基站天线，包括反射板4、天线辐射单元1及耦合单元2，所述天线辐射单元1通过支撑柱5固定在反射板4的上方，本实施例中两者距离为38mm,所述耦合单元通过支撑柱固定在天线辐射单元的上方,本实施例中两者距离为5mm，所述支撑柱均为绝缘塑料柱，
所述天线辐射单元包括第一辐射臂6A、第二辐射臂6B、第三辐射臂6C、第四辐射臂6D、介质基板及馈线结构，所述馈线结构包括第一及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线7A印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线7B印制在介质基板8的下表面，所述第一及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电，可以实现30dB的隔离度。
所述第一馈线及第二馈线相互垂直，交点位于介质基板的中心点。
所述四个辐射臂的结构相同，大小尺寸也相同，均包括印制在介质基板的菱形贴片及半圆形贴片，所述菱形贴片的一个角上加载半圆形贴片，所述菱形贴片开有U型缝隙，所述U型缝隙的开口朝向半圆形贴片，其开口宽度与半圆形贴片相对应，所述半圆形贴片的直径约等于U型缝隙的宽度，半圆形贴片直径的两个端点与菱形贴片连接，本实施例中半圆形贴片均加载在菱形贴片靠近介质基板四个顶点的角上。
所述U型缝隙的弧度部分位于辐射臂的中心位置，采用U型缝隙增加辐射臂之间的耦合，增加谐振个数，扩展带宽。
所述耦合单元由三个圆形金属片构成，三个圆形金属片的尺寸相同，半径为19mm,三个圆形金属片间隔一定距离纵向排列，本实施例中两个相邻圆形金属片间隔2mm，三个圆形金属片的圆心与介质基板的中心点在一条竖直直线上。三个圆形金属片中的最下层金属片距离天线辐射单元为5mm。该结构的耦合单元用于调节阻抗匹配，改善所述宽带扩展基站天线的回波损耗，现双极化带宽1410MHz-2800MHz(回波损耗可以大于15dB)。
天线辐射单元距离反射板的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.1GHz在自由空间中所对应波长。
所述反射板为带侧边的结构。
所述介质基板采用高频板材R04350B，厚度0.76mm，相对介电常数3.45。
天线辐射单元为平面结构，可实现双极化带宽1410MHz-2800MHz，回波损耗大于10dB。
本发明还包括同轴线3，所述同轴线与馈线连接。
如图5所示，是本实施例的阻抗带宽，由图4可以得出结论，本发明的双极化天线具有1410-2800MHz的阻抗带宽，回波损耗达-15dB，可完全覆盖IMT系统1427-1515MHz和1710-2640MHz频段，并且在该带宽上隔离度30dB以上，增益在9dBi附近。
本带宽扩展宽带基站天线具有结构新颖，制作简单，带宽达，隔离度高，辐射方向图稳定，增益高等特点。
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 (9)

1.一种新型扩频宽带基站天线，包括反射板、天线辐射单元及耦合单元，所述天线辐射单元通过支撑柱固定在反射板的上方，所述耦合单元固定在天线辐射单元的上方，其特征在于，所述天线辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂、介质基板及馈线结构，所述馈线结构包括第一及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电；
所述耦合单元由三个圆形金属片构成，三个圆形金属片纵向排列；
所述第一、第二、第三及第四辐射臂的结构相同，均包括印制在介质基板的菱形贴片及半圆形贴片，所述菱形贴片开有U型缝隙，所述半圆形贴片加载在菱形贴片的一个角上。
2.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述U型缝隙的弧度部分位于辐射臂的中心位置，其开口方向朝向半圆形贴片，且开口宽度与半圆形贴片相对应。
3.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述三个圆形金属片的圆心均与介质基板的中心点在同一条竖直直线上。
4.根据权利要求3所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，三个圆形金属片中的最下层距离天线辐射单元为5mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述第一馈线及第二馈线相互垂直，垂直的交点位于介质基板的中心点。
6.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述第一及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二及第四辐射臂关于介质基板中心点对称。
7.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述支撑柱为绝缘塑料柱。
8.根据权利要求3所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，所述三个圆形金属片的半径相等，均为19mm。
9.根据权利要求1所述的一种新型扩频宽带基站天线，其特征在于，反射板与天线辐射单元的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.1GHz在自由空间中所对应波长。
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