CN107910634A - 一种应用于2g/3g/4g基站通信的偶极子双极化天线 - Google Patents

一种应用于2g/3g/4g基站通信的偶极子双极化天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，包括介质板及与之平行且固定设置其下方的反射板；介质板上下表面均设有环形偶极子，下表面设有SMA接口，所述环形偶极子与SMA接口之间通过共面带状线连接，且共面带状线中间部分设有弯折；所述共面带状线上下对应的设置与介质板的上表面和下表面，且上下表面的共面带状线通过短路探针相互连接。本发明的偶极子双极化天线具有性能好，结构紧凑，结构简单，便于制作，成本低，便于量产，频带宽、增益和效率高等优点。

Description

一种应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种应用2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线。
背景技术
近年来，随着无线通信系统的迅猛发展，人们不断对通信系统提出新的标准、开发新的技术，从早期的GSM、CDMA、WCDMA到现在的LTE-FDD、LTE-TDD、WLAN等，微波频段划分的越来越细。偶极子天线由于其良好的性能，在无线通信领域得到了广泛的应用。自2005年偶极子天线被提出，在过去的10多年中进行了大量的研究，现已证实偶极子天线在无线电通信领域有很大的优势。
该天线使用共面带状线的馈电方式，共面带状线的一端连接着环形偶极子，另一端连接着SMA接口。共面带状线和环形偶极子一起印刷在介质板上，为了保证天线的方向性，在天线的下面加入反射板。该天线可以运用在1.7-2.7GHz的频段(2G/3G/LTE)，由于带宽宽的特点，该天线可用于无线通信领域的多种场合。
双极化天线在无线通信基站有广泛的应用，双极化天线可以减小多径衰落效应和节省单个定向基站的天线数量。但目前市场上的大多数的双极化天线性能有待提高，且制作工艺复杂，不利于量产。
发明内容
基于上述原因，本发明的目的在于提供一种结构简单、体积小、便于量产、接收信号性能好的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线。技术方案如下：
一种应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，包括介质板及与之平行且固定设置其下方的反射板；介质板上表面环形偶极子，下表面设有SMA接口，所述环形偶极子与SMA 接口之间通过共面带状线连接。
进一步的，所述共面带状线分布于介质板的上表面和下表面，且上下表面的共面带状线通过短路探针相互连接。
更进一步的，所述短路探针穿过介质板上的小孔，将介质板上下表面的共面带状线连接在一起。
更进一步的，所述短路探针为半径0.3mm的铜丝。
更进一步的，所述介质板的相对介电常数为2.55，为高频PCB板，由Arlon AD255A复合材料制成。
更进一步的，所述共面带状线表面设有银镀层或铜银混合镀层。
更进一步的，所述反射板为表面光滑的铝板或铜板。
更进一步的，所述反射板通过空心的塑料柱子和塑料螺丝与介质板固定。
更进一步的，所述空心的塑料柱子和塑料螺丝的材料为聚四氟烯。
本发明的有益效果是：
1)本发明采用共面带状线馈电，相比市场其他双极化天线，具有性能好，结构紧凑，便于制作等优势；
2)本发明具有结构简单的优点；该天线仅仅使用反射板、介质板和塑料支柱，其他的微波电路结构都印刷在介质板上，该天线结构简单，成本低，便于量产；
3)本发明作为移动通信天线输入阻抗为50Ω，且频带宽，驻波比小于1.5的相对带宽达到了43.5％，效率高且激励简单，与微带天线等其他种类天线相比具有阻抗带宽宽和增益高的优点，可应用于小型基站。
附图说明
图1为本发明应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线的结构示意透视图。
图2为本发明应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线的俯视图。
图3为本发明应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线的正视图。
图4为本发明应用于2G/3G/4G通信的偶极子双极化天线端口1仿真辐射特性(增益)图。
图5为本发明应用于2G/3G/4G通信的偶极子双极化天线端口2仿真辐射特性(增益)图。
图6为本发明应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线端口1仿真驻波比VSWR图。
图7为本发明应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线端口2仿真驻波比VSWR图。
图中：1-SMA接口；2-共面带状线；3-环形偶极子；4-介质板；5-反射板；6-螺母；7-螺丝； 8-短路探针。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明新型作进一步说明。如图1和图2所示，一种应用于 2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，包括介质板4及与之平行且固定设置其下方的反射板5；介质板4上表面设有环形偶极子3，下表面设有SMA接口1，所述环形偶极子3与 SMA接口1之间通过共面带状线2连接。为方便焊接SMA口1和避免共面带状线在中心的重叠，共面带状线2中间部分设有弯折。
本实施例的介质板4的四个边角挖了洞，以方便接入塑料螺丝；介质板4下面设有反射板5，且反射板5的四个边角挖了洞，用空心的塑料支柱和塑料螺丝把反射板5固定在介质板4上。介质板4由Arlon AD255A复合材料制成，反射板采用表面光滑的铝板或铜板制成。
本实施例的共面带状线2中间有一定的弯折，且共面带状线2的一部分设在介质板4的下表面，以避免共面带状线2的交叉和方便焊接SMA接口1；介质板上下表面的共面带状线通过短路探针8连接在一起。短路探针8为半径0.3mm的铜丝，其穿过介质板上4小孔，将介质板4上下表面的共面带状线2连接在一起。
如图3所示，本实例的用于馈电的共面带状线设于介质板4的上下两表面，下表面的一条共面带状线的一部分被加宽，以方便焊接SMA接口1，SMA接口1的内导体接到另一条共面带状上。
其中，介质板4为高频PCB电路板，相对介电常数为2.55，共面带状线2和环形偶极子 4均为银镀层，或者是铜和银的混合镀层，两者都电镀于介质板4的表面。
反射板5和介质板4通过塑料支柱和塑料螺丝固定在一起，在本实施例中，反射板5和介质板4都设有螺纹孔。塑料支柱的作用为控制反射板5和介质板4的间距。
本实例的双极化偶极子天线采用共面微带线的馈电方式，通过共面带状线2给环形偶极子3馈电。为了防止电磁波的散射，在介质板的下面加入反射板，可以大幅度提高天线单一方向的增益。
为进一步说明上述技术方案的可实施性，下面给出一个具体设计实例，本设计实例的共面带状线2和反射板5均采用介电常数为1.0的金属银材料，介质板4采用介电常数为2.55 的高频PCB电路板，塑料支柱和塑料螺丝的材料为聚四氟乙烯。仿真结果如图4的介质谐振器天线仿真S参数图所示，该天线的谐振频率为1.8GHz和2.3GHz，对应回波损耗 VSWR<1.5的带宽2.2GHz。该天线的增益如图5所示，增益大于9.4dB所示。整个天线的尺寸为长120mm，宽120mm，高44mm，结构简单。

Claims (9)

1.一种应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，包括介质板(4)及与之平行且固定设置其下方的反射板(5)；介质板(4)上表面设有环形偶极子(3)，下表面设有SMA接口(1)，所述环形偶极子(3)与SMA接口(1)之间通过共面带状线(2)连接。
2.根据权利要求1所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述共面带状线(2)分布于介质板(4)的上表面和下表面，且上下表面的共面带状线(2)通过短路探针(8)相互连接。
3.根据权利要求2所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述短路探针(8)穿过介质板上(4)的小孔，将介质板(4)上下表面的共面带状线(2)连接在一起。
4.根据权利要求2或3所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述短路探针(8)为半径0.3mm的铜丝。
5.根据权利要求1所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述介质板(4)的相对介电常数为2.55，为高频PCB板，由Arlon AD255A复合材料制成。
6.根据权利要求1所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述共面带状线(2)表面设有银镀层或铜银混合镀层。
7.根据权利要求1所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述反射板(5)为表面光滑的铝板或铜板。
8.根据权利要求1所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述介质板(4)四角设有安装孔，螺丝(7)穿过安装孔与固定于反射板(5)上表面的螺母(6)配合固定。
9.根据权利要求8所述的应用于2G/3G/4G基站通信的偶极子双极化天线，其特征在于，所述螺母(6)和螺丝(7)的材料为聚四氟烯。
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