CN108110413A - 双馈双极化5GHz基站天线 - Google Patents

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CN108110413A CN201711337790.2A CN201711337790A CN108110413A CN 108110413 A CN108110413 A CN 108110413A CN 201711337790 A CN201711337790 A CN 201711337790A CN 108110413 A CN108110413 A CN 108110413A
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Abstract

本发明提供一种双馈双极化5GHz基站天线，它包括天线罩、设置在天线罩内的PCB板、焊接在PCB板上的水平天线单元和垂直天线单元、金属板；水平天线单元沿水平方向焊接在PCB板上，垂直天线单元沿垂直方向焊接在PCB板上。水平天线单元包括2N个沿水平方向间隔的焊接在PCB板上的水平阵子，水平阵子C通过传输线与水平天线馈点相连；垂直天线单元包括2N个沿垂直方向间隔的焊接在PCB板上的垂直阵子，垂直阵子通过传输线与垂直天线馈点相连；水平天线馈点和垂直天线馈点分别与同轴电缆的芯线相连。本发明具有双极化，高增益，3dBi/6dBi角度宽，以及良好零点填充和隔离度的优点。

Description

双馈双极化5GHz基站天线
技术领域
本发明涉及一种基站天线，具体地说，涉及一种双馈双极化5GHz基站天线，属于基站天线技术领域。
背景技术
随着通信和电子技术的快速发展，智能手机、移动终端、通讯设备等终端设备迅猛增加，为使这些终端设备能够在任何地方都能随时随地地收发信息，需要架设基站天线。基站天线的种类繁多，目前，基站天线也朝着宽频化、双极化、小型化、高增益、3dBi/6dBi角度宽、低成本的方向发展。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的主要目的是提供了一种双馈双极化5GHz基站天线。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双馈双极化5GHz基站天线，它包括天线罩、设置在天线罩内的PCB板、焊接在PCB板上的水平天线单元和垂直天线单元、金属板；水平天线单元沿水平方向焊接在PCB板上，垂直天线单元沿垂直方向焊接在PCB板上；
水平天线单元包括2N(N是大于3的自然数)个沿水平方向间隔的焊接在PCB板上的水平阵子，2N个水平阵子通过传输线与PCB板上的水平天线馈点相连；
垂直天线单元包括2N(N是大于3的自然数)个沿垂直方向间隔的焊接在PCB板上的垂直阵子，2N个垂直阵子通过传输线与PCB板上的垂直天线馈点相连；
水平天线馈点和垂直天线馈点分别与同轴电缆的芯线相连。
在本发明较佳实施例中，所述水平阵子和垂直阵子结构相同，均包括两个扇形的半臂，一个扇形的半臂设置在PCB板的正面，另一个扇形的半臂设置在PCB板的背面；
构成水平天线单元的2N个水平阵子设置在PCB板正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成水平天线单元的2N个水平阵子设置在PCB板背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连；
构成垂直天线单元的2N个垂直阵子设置在PCB板正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成垂直天线单元的2N个垂直阵子设置在PCB板背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连。
所述水平天线单元由16个水平阵子构成，垂直天线单元由16个垂直阵子构成；构成水平天线单元的16个水平阵子之间的间距为25-55mm，构成垂直天线单元的16个垂直阵子之间的间距为25-55mm。
所述传输线自馈点开始到每个阵子的长度差为1-10mm，传输线线宽为0.3-5mm。
构成所述水平天线单元的水平阵子和构成垂直天线单元的垂直阵子分布在PCB板中心线左、右20mm范围内；水平阵子与垂直阵子相对位置为T字形。
在所述PCB板的两侧和底部还设置有金属板，该金属板的宽度为120-170mm。
所述水平阵子和垂直阵子与所述天线罩之间的距离为10-50mm。
水平阵子和垂直阵子与PCB板的垂直距离为10-30mm。
本发明的优点在于，本发明通过在PCB板上间隔地沿水平方向和垂直方向焊接有多个水平阵子和垂直阵子，实现双极化；同时，通过在PCB板的两侧和底面设计有金属板，提升整个天线的增益，3dBi/6dBi角度，以及通过改变传输线的长度、宽度与水平、垂直阵子在PCB板上的相对位置获得良好的零点填充和隔离度；本发明无需额外设置双工器等电路器件，成本较低，易于量产。
附图说明
图1是本发明主视结构示意图；
图2是本发明内部结构示意图；
图3是本发明内部俯视图；
图4是本发明阵子单元结构示意图；
图5-1是本发明具体实施例水平天线H面辐射图；
图5-2是本发明具体实施例水平天线E面辐射图；
图5-3是本发明具体实施例垂直天线H面辐射图；
图5-4是本发明具体实施例垂直天线E面辐射图；
图5-5是本发明具体实施例水平天线驻波图；
图5-6是本发明具体实施例垂直天线驻波图；
图5-7是本发明具体实施例天线隔离度图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开的双馈双极化5GHz基站天线包括天线罩1、设置在天线罩内的PCB板2、焊接在PCB板2上的水平天线单元和垂直天线单元、金属板5，水平天线单元沿水平方向焊接在PCB板2上，垂直天线单元垂直焊接在PCB板2上。
如图2、图3所示，水平天线单元包括2N(N是大于3的自然数)个沿水平方向间隔的焊接在PCB板上的水平阵子C，2N个水平阵子C通过传输线D与PCB板2上的水平天线馈点F相连。
垂直天线单元包括2N(N是大于3的自然数)个沿垂直方向间隔的焊接在PCB板2上的垂直阵子A，2N个垂直阵子A通过传输线B与PCB板2上的垂直天线馈点G相连。
水平天线馈点F和垂直天线馈点G与同轴电缆的芯线相连。
图4为构成本发明的水平阵子C和垂直阵子A的结构示意图。如图所示，水平阵子C和垂直阵子A结构相同，均包括两个扇形的半臂，一个扇形的半臂3设置在PCB板7的正面，另一个扇形的半臂4设置在PCB板7的背面。
构成水平天线单元的2N个水平阵子C设置在PCB板7正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成水平天线单元的2N个水平阵子C设置在PCB板7背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连。
同理，构成垂直天线单元的2N个垂直阵子A设置在PCB板7正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成垂直天线单元的2N个垂直阵子A设置在PCB板7背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连。
在本发明具体实施例中，水平天线单元由16个水平阵子C构成，垂直天线单元由16个垂直阵子A构成。构成水平天线单元的16个水平阵子C之间的间距为25-55mm，构成垂直天线单元的16个垂直阵子A之间的间距为25-55mm。经试验发现，通过改变传输线的长度，可以改变各阵子的相位，从而得到具有相应零点填充的方向图。一般传输线自馈点开始到每个阵子的长度差为1-10mm。传输线宽度决定特性阻抗及功分器大小，一般传输线线宽为0.3-5mm。
在本发明的具体实施例中，构成水平天线单元的水平阵子C和构成垂直天线单元的垂直阵子A分布在PCB板2中心线左、右20mm范围内，这种设计的目的是：使得基站天线H面、E面方向图图形规整。
如图2、图3所示，在本发明的具体实施例中，构成水平天线单元的每一个水平阵子C和构成水平天线单元的每一个垂直阵子A的呈T字形设置，这种设计的目的是使得水平天线单元与垂直天线单元得到良好的隔离度。
如图1至图3所示，本发明在PCB板2的两侧和底部还设置有金属板5。调整金属板5的宽度与形状可以改变天线增益与3dBi/6dBi角度。一般金属板的宽度为120-170mm。
在本发明的具体实施例中，通过改变水平阵子C、垂直阵子A与PCB板2的垂直距离，可以改变基站天线整体的增益与3dBi/6dBi角度。一般距离为10-30mm。经实验，当阵子C、阵子A距离PCB板的垂直距离为15mm时，增益为16.8dBi，3dBi/6dBi角度为90°与111°；当距离为25mm时，增益为16.2dBi，3dBi/6dBi角度为97°与124°。
如图1所示，本发明焊接有水平天线单元和垂直天线单元的PCB板2通过螺栓6固定在天线罩1内。改变水平、垂直阵子与天线罩1之间的距离，可以改变基站天线整体的增益与3dBi/6dBi角度。阵子与天线罩1之间的距离为10-50mm。经试验发现，当两者距离为20mm时，增益为16.2dBi，3dBi/6dBi角度为93°与115°；当距离为40mm时，增益为16.3dBi，3dBi/6dBi角度为91°与113°。
在本发明具体实施例中，由16个阵子C构成水平天线单元，由16个阵子A构成垂直天线单元。当然也可以由32个或64个阵子C构成水平天线单元，由32个或64个阵子A构成垂直天线单元。阵子数量越多，天线的增益越高,但制造成本越高。经试验，水平天线单元包括16个阵子，垂直天线单元包括16个阵子的基站天线，其天线增益较高、3dBi/6dBi角度较宽，具有良好的零点填充及隔离度，如图5-1至图5-6所示。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：它包括天线罩、设置在天线罩内的PCB板、焊接在PCB板上的水平天线单元和垂直天线单元、金属板；水平天线单元沿水平方向焊接在PCB板上，垂直天线单元沿垂直方向焊接在PCB板上；
水平天线单元包括2N个沿水平方向间隔的焊接在PCB板上的水平阵子，2N个水平阵子通过传输线与PCB板上的水平天线馈点相连；其中，N是大于3的自然数；
垂直天线单元包括2N个沿垂直方向间隔的焊接在PCB板上的垂直阵子，2N个垂直阵子通过传输线与PCB板上的垂直天线馈点相连；其中，N是大于3的自然数；
水平天线馈点和垂直天线馈点分别与同轴电缆的芯线相连。
2.根据权利要求1所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：
所述水平阵子和垂直阵子结构相同，均包括两个扇形的半臂，一个扇形的半臂设置在PCB板的正面，另一个扇形的半臂设置在PCB板的背面；
构成水平天线单元的2N个水平阵子设置在PCB板正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成水平天线单元的2N个水平阵子设置在PCB板背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连；
构成垂直天线单元的2N个垂直阵子设置在PCB板正面的扇形半臂相连，与同轴电缆的芯线相连，构成垂直天线单元的2N个垂直阵子设置在PCB板背面的扇形半臂相连，与同轴电缆的地线相连。
3.根据权利要求2所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：所述水平天线单元由16个水平阵子构成，垂直天线单元由16个垂直阵子构成；
构成水平天线单元的16个水平阵子之间的间距为25-55mm，构成垂直天线单元的16个垂直阵子之间的间距为25-55mm。
4.根据权利要求3所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：所述传输线自馈点开始到每个阵子的长度差为1-10mm，传输线线宽为0.3-5mm。
5.根据权利要求4所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：构成所述水平天线单元的水平阵子和构成垂直天线单元的垂直阵子分布在PCB板中心线左、右20mm范围内；
水平阵子与垂直阵子相对位置为T字形。
6.根据权利要求5所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：在所述PCB板的两侧和底部还设置有金属板，该金属板的宽度为120-170mm。
7.根据权利要求6所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：所述水平阵子和垂直阵子与所述天线罩之间的距离为10-50mm。
8.根据权利要求7所述的双馈双极化5GHz基站天线，其特征在于：所述水平阵子和垂直阵子与所述PCB板的垂直距离为10-30mm。
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