CN109088157A - 一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线 - Google Patents

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吴健
高式昌
任晓飞
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Abstract

本发明公开了一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，所述的天线包括介质板，在介质板的顶面印刷四条微带馈电线，所述的四条微带馈电线分别沿着介质板的两条对角线两两相对布置，在介质板的底面印刷四个共享阵子臂，所述的四个共享阵子臂分别位于介质板底面上与四条微带馈电线相对的位置，一条微带馈电线及与其相对的共享阵子臂与一根同轴电缆的一端相连接，此外还在介质板的正下方设置水平方向的天线反射板。本发明所公开的天线，一个极化的对称阵子臂与另外一个正交极化的对称阵子臂相互共享，分别实现两个不同极化的辐射，可以大幅减小天线辐射体尺寸、降低天线剖面，同时具有频带宽、增益和波瓣宽度稳定等优点。

Description

一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线
技术领域
本发明属于无线通信领域，特别涉及该领域中的一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线。
背景技术
随着无线通信技术的发展，双极化天线由于具有两个正交的极化方向辐射，可以大幅度地减小无线通信中的多径效应，提高无线通信质量，而得到广泛的应用。而在基站通信领域中，随着基站通信技术的发展，基站通信对基站天线的设计和指标提出了越来越高的要求。在有限的安装空间和尺寸情况下，基站天线的尺寸被压缩的越来越小。另外考虑到与2G、3G、4G等移动通信频段的兼容性，基站天线又需要往宽频段和多频段的方向发展。同时，多输入多输出（MIMO）和波束形成（Beamforming）等移动通信新技术的发展又对双极化天线的隔离度和交叉极化电平等技术指标提出了更高的要求。因此，基站天线的小型化、宽频段、高隔离、低交叉极化电平是天线研究者们强烈关注的问题。
现有的双极化基站天线大都采用十字交叉对称阵子形式。为了保证天线的阻抗带宽、增益和方向图的稳定性，天线的尺寸都比较大。这样在天线组成线阵和面阵的时候，天线间的耦合就会变得比较强，天线MIMO和Beamforming的性能就会受到一定程度的影响。为了解决天线间的耦合问题，电磁带隙（EBG）结构、超材料（Metamaterial）等新技术被广泛的应用于天线去耦，但是这样将大大增加天线设计的复杂度和制造成本，同时又会对基站天线的方向图等辐射性能产生巨大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线。
本发明采用如下技术方案：
一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其改进之处在于：所述的天线包括介质板，在介质板的顶面印刷四条微带馈电线，所述的四条微带馈电线分别沿着介质板的两条对角线两两相对布置，在介质板的底面印刷四个共享阵子臂，所述的四个共享阵子臂分别位于介质板底面上与四条微带馈电线相对的位置，一条微带馈电线及与其相对的共享阵子臂与一根同轴电缆的一端相连接，该同轴电缆的另一端则与微带功率分配器的一个端口相连接，在微带功率分配器的四个端口中，通过同轴电缆与上述介质板的同一条对角线上的微带馈电线及共享阵子臂相连的两个端口与微带功率分配器的一个激励端口相连接，两个激励端口则各与一个等幅同相的激励源相连，此外还在介质板的正下方设置水平方向的天线反射板。
进一步的，所述的介质板为FR-4板材。
进一步的，所述的微带馈电线采用y型结构。
进一步的，同轴电缆的外导体与共享阵子臂相连接，同轴电缆的内导体与微带馈电线相连接。
进一步的，所述的微带功率分配器为T型结或威尔金森功分器。
进一步的，所述的天线反射板为双面的PCB板，PCB板正对介质板的一面为全金属面，将微带功率分配器设于背对介质板的一面。
进一步的，天线反射板位于介质板正下方35mm处，天线反射板的尺寸为140mm×140mm。
进一步的，该天线可工作的频率带宽为1.7-2.7GHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，波瓣宽度在60-70度范围内。
进一步的，天线采用±45º方向的极化辐射。
进一步的，该天线可以应用于无线通信领域，所述的无线通信包括但不限于基站通信、卫星通信和无线局域网，该天线可以扩展为线阵、面阵及其他形式的天线阵列。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的天线，一个极化的对称阵子臂与另外一个正交极化的对称阵子臂相互共享，分别实现两个不同极化的辐射，可以大幅减小天线辐射体尺寸、降低天线剖面，同时具有频带宽、增益和波瓣宽度稳定等优点。采用对称的等幅同相激励，不同极化之间可以获得很高的隔离度。天线反射板可以保证天线的稳定定向辐射。
本发明所公开的天线，位于介质板底面的四个共享阵子臂呈旋转对称和中心对称，对应介质板顶面的四条微带馈电线也为旋转对称和中心对称，这种结构可以保证天线不同极化间良好的隔离性能和稳定的远场辐射性能。
本发明所公开的天线具有尺寸小、结构简单紧凑、交叉极化电平低、带宽宽、辐射性能稳定、方向图稳定等优点，适合应用于基站通信、卫星通信、以及无线局域网等无线通信领域。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开天线的立体结构示意图；
图2是本发明实施例1所公开天线介质板顶面和底面的部件投影在同一平面上的结构示意图；
图3是本发明实施例1所公开天线的侧面结构示意图；
图4是本发明实施例1所公开天线中微带功率分配器的结构示意图；
图5是本发明实施例1所公开天线的输入驻波和不同极化间的端口隔离度数据图；
图6是本发明实施例1所公开天线的增益和波瓣宽度数据图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1-4所示，本实施例公开了一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，所述的天线包括介质板5，在介质板的顶面印刷四条微带馈电线2，所述的四条微带馈电线分别沿着介质板的两条对角线两两相对布置，在介质板的底面印刷四个共享阵子臂1，所述的四个共享阵子臂分别位于介质板底面上与四条微带馈电线相对的位置，一条微带馈电线及与其相对的共享阵子臂与一根同轴电缆3的一端相连接，该同轴电缆的另一端则与微带功率分配器的一个端口相连接，在微带功率分配器的四个端口中，通过同轴电缆与上述介质板的同一条对角线上的微带馈电线及共享阵子臂相连的两个端口与微带功率分配器的一个激励端口相连接，两个激励端口则各与一个等幅同相的激励源相连，此外还在介质板的正下方设置水平方向的天线反射板4。
在本实施例中，所述的介质板为FR-4板材。所述的微带馈电线采用y型结构。同轴电缆的外导体与共享阵子臂相连接，同轴电缆的内导体与微带馈电线相连接。所述的微带功率分配器为T型结或威尔金森功分器。所述的天线反射板为双面的PCB板，PCB板正对介质板的一面为全金属面，将微带功率分配器设于背对介质板的一面。天线反射板位于介质板正下方35mm处，天线反射板的尺寸为140mm×140mm。该天线可工作的频率带宽为1.7-2.7GHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，波瓣宽度在60-70度范围内。天线采用±45º方向的极化辐射。该天线可以应用于无线通信领域，所述的无线通信包括但不限于基站通信、卫星通信和无线局域网，该天线可以扩展为线阵、面阵及其他形式的天线阵列。
具体的说，天线辐射体由四个互相连接的阵子臂组成，位于介质板的底面。四个阵子臂具有相同结构，且呈中心对称和90º旋转对称。四条微带馈电线位于介质板的顶面，同样呈中心对称和90°旋转对称。微带馈电线采用y型结构，通过调节y型微带馈电线的长度，可对天线的输入阻抗和带宽进行匹配。
天线不同极化间的隔离度通过天线的对称性，以及天线四个端口馈电的幅度与相位的一致性进行保证。四个端口的幅度相位一致性越好，其对应的不同极化端口的隔离度就越高。
微带功率分配器共有四个端口，每两个对称的端口可激励出一个极化辐射方向，每一个极化的两个端口采用等幅同相的激励源进行激励。如图2所示，四根同轴电缆的一端分别与介质板上的焊接位置6A、7A、8A、9A相焊接，6A、7A、8A、9A则分别与一条微带馈电线及与其相对的共享阵子臂相焊接。如图4所示，6B、7B、8B、9B则分别与上述四根同轴电缆的另外一端相焊接，通过同轴电缆的连接，6A与6B呈电气连接状态，7A与7B呈电气连接状态，8A与8B呈电气连接状态，9A与9B呈电气连接状态。激励微带功率分配器的激励端口10，则7A与8A两个馈电位置同时受到等幅同相的激励，天线可以实现+45º方向的极化辐射，激励微带功率分配器的激励端口11，则6A与9A两个馈电位置同时受到等幅同相的激励，天线可以实现-45º方向的极化辐射。
通过调节四个阵子臂的长度，以及阵子臂之间的间距，可对天线的输入阻抗、带宽和工作的中心频率进行调整。通过调整微带馈电线的尺寸，可以改善天线的匹配状态。微带馈电线和共享阵子臂形成巴伦，通过调节天线辐射体（阵子臂）与天线反射板间的距离和天线反射板的尺寸，可以使天线获得稳定的辐射性能，如天线增益和天线的波瓣宽度。
综上所述，对阵子臂尺寸、微带馈电线长度、天线反射板距离天线辐射体的距离、天线反射板的尺寸、以及介质板材进行调整和优化配置，可使天线工作带宽增加、天线辐射体的尺寸减小、不同极化间的隔离度提高、增益、波瓣宽度等远场辐射特性稳定。
图5是本发明实施例1所公开天线两个端口的驻波和隔离度参数曲线，该天线在工作频段1.7-2.7GHz范围内驻波比小于1.5，且其隔离度小于35dB。
图6是本发明实施例1所公开天线的增益和波瓣宽度参数曲线。该天线在工作频段1.7-2.7GHz范围内增益波动小于1dB，且其对应的波瓣宽度在60-70º范围之内。

Claims (10)

1.一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：所述的天线包括介质板，在介质板的顶面印刷四条微带馈电线，所述的四条微带馈电线分别沿着介质板的两条对角线两两相对布置，在介质板的底面印刷四个共享阵子臂，所述的四个共享阵子臂分别位于介质板底面上与四条微带馈电线相对的位置，一条微带馈电线及与其相对的共享阵子臂与一根同轴电缆的一端相连接，该同轴电缆的另一端则与微带功率分配器的一个端口相连接，在微带功率分配器的四个端口中，通过同轴电缆与上述介质板的同一条对角线上的微带馈电线及共享阵子臂相连的两个端口与微带功率分配器的一个激励端口相连接，两个激励端口则各与一个等幅同相的激励源相连，此外还在介质板的正下方设置水平方向的天线反射板。
2.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：所述的介质板为FR-4板材。
3.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：所述的微带馈电线采用y型结构。
4.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：同轴电缆的外导体与共享阵子臂相连接，同轴电缆的内导体与微带馈电线相连接。
5.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：所述的微带功率分配器为T型结或威尔金森功分器。
6.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：所述的天线反射板为双面的PCB板，PCB板正对介质板的一面为全金属面，将微带功率分配器设于背对介质板的一面。
7.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：天线反射板位于介质板正下方35mm处，天线反射板的尺寸为140mm×140mm。
8.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：该天线可工作的频率带宽为1.7-2.7GHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，波瓣宽度在60-70度范围内。
9.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：天线采用±45º方向的极化辐射。
10.根据权利要求1所述基于共享对称阵子臂的双极化基站天线，其特征在于：该天线可以应用于无线通信领域，所述的无线通信包括但不限于基站通信、卫星通信和无线局域网，该天线可以扩展为线阵、面阵及其他形式的天线阵列。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110911828A (zh) * 2019-10-19 2020-03-24 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线
CN111048891A (zh) * 2019-12-02 2020-04-21 中国舰船研究设计中心 小型化组合式微带-对称阵子双频天线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060071770A (ko) * 2004-12-22 2006-06-27 삼성탈레스 주식회사 Ｌ형 프로브 급전 방식을 사용하는 이중편파 안테나
CN205335424U (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种低剖面双极化天线
CN108493602A (zh) * 2018-05-22 2018-09-04 华南理工大学 一种双极化双工天线及其构成的双频基站天线阵列
CN208908255U (zh) * 2018-09-11 2019-05-28 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060071770A (ko) * 2004-12-22 2006-06-27 삼성탈레스 주식회사 Ｌ형 프로브 급전 방식을 사용하는 이중편파 안테나
CN205335424U (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种低剖面双极化天线
CN108493602A (zh) * 2018-05-22 2018-09-04 华南理工大学 一种双极化双工天线及其构成的双频基站天线阵列
CN208908255U (zh) * 2018-09-11 2019-05-28 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEN AO LI: "High Isolation, Dual-Polarized & Dual-Band Single-Layer Differential MIMO Antenna for WiMAX Application", IEEE *
任晓飞;龚书喜;何绍林;: "水平对数周期天线空域极化", 电波科学学报, no. 04 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110911828A (zh) * 2019-10-19 2020-03-24 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线
CN111048891A (zh) * 2019-12-02 2020-04-21 中国舰船研究设计中心 小型化组合式微带-对称阵子双频天线

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