CN110190383A - 一种具有缺陷地结构的多频基站天线 - Google Patents

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缪薛陈
陈娟
王学仁
刘志清
张闪光
吴海龙
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Abstract

本发明公开了一种具有缺陷地结构的多频基站天线，包括反射板、设置于反射板上的低频振子和高频振子，低频振子为碗状，高频振子嵌套在低频振子内，反射板上开设有缺陷地结构，低频振子、高频振子和缺陷地结构共轴且缺陷地结构关于轴对称分布。应用于本实施例提供的天线，由于缺陷地结构改变了地板上的分布电感和电容，抑制了低频振子谐波的能量，从而达到降低异频互耦、优化高低频振子间隔离度的目的。

Description

一种具有缺陷地结构的多频基站天线
技术领域
本发明涉及天线设计技术领域，特别是涉及一种具有缺陷地结构的多频基站天线。
背景技术
随着2G、3G、4G及5G通信网络的不断发展，可新开发的基站资源越来越少，多网融合的天线将多种频段的天线(下文称多频基站天线)集成于一体，很好的解决了基站资源紧张的问题，多频基站天线已经成为移动通信发展的一个重要趋势。
根据工作频率的不同，多频基站天线互耦可以分为同频和异频耦合。同频耦合是指两个工作在相同频段的天线，一个天线的能量会传输到另外一个天线；异频耦合是指两个工作在不同频段的天线，一个天线传到另一个天线的工作频段的能量。耦合能量的大小可通过端口间的隔离度来体现。异频互耦问题广泛存在于多频基站天线中，多个小间距多频天线共口面时，较强的异频耦合会造成天线方向图畸变，导致天线方向图相关度升高并造成通信容量下降。
为了解决异频互耦的问题，通常的做法是提高异频天线之间的隔离度，国内外的通信运营商一般对于多频天线端口间的隔离度要求为小于-25～-30dB。现有技术中，为了提高隔离度，可采用特殊形状的振子方案来减小异频天线间的金属遮挡问题。例如低频振子采用碗状形式，其平衡臂由向上倾斜延伸的水平臂和支撑臂组成，中间可以留出一块很大的空间来嵌套放置一个高频振子。这种摆放方式下，高频振子和低频振子是中心共轴的，可以实现对称的电磁边界，低频振子臂不必放置在高频振子正上方，低频振子的金属臂对高频振子的遮挡问题可以减小，进而提升高频振子和低频振子之间的隔离度。虽然上述方案可提高隔离度，但是低频振子辐射出的带外谐波依然对高频振子造成了一定的影响，使得两种振子在高频频段内的隔离度无法直接满足运营商的要求。
现有技术中，为了提高低频振子和高频振子在高频频段内的隔离度，通常解决方法是在低频的传输线网络中级联一个低通滤波器，以达到高隔离度的指标要求，但这样不仅无法降低异频互耦，而且增加了成本，并造成了一定的电路损耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有缺陷地结构的多频基站天线，可有效提高低频振子和高频振子之间的隔离度，使得多频基站天线在馈线网络不级联低通滤波器的情况下异频隔离度能直接满足运营商的要求。同时该缺陷地结构抑制了低频振子的带外谐波，降低了低频振子和高频振子之间的异频互耦能量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有缺陷地结构的多频基站天线，包括反射板、设置于所述反射板上的低频振子和高频振子，所述低频振子为碗状，所述高频振子嵌套在所述低频振子内，所述反射板上开设有缺陷地结构并介于所述低频振子的投影和所述高频振子的投影之间，所述低频振子、所述高频振子和所述缺陷地结构共轴且所述缺陷地结构关于所述轴对称分布。
优选地，所述缺陷地结构的个数为4个。
优选地，所述缺陷地结构为U形槽或哑铃形槽或螺旋形槽。
优选地，所述缺陷地结构为U形槽且开口朝向外。
优选地，所述U形槽的开口长度为高频中心频点二分之一波长、所述U形槽的底边距离所述轴的中心为高频中心频点四分之一波长。
优选地，所述低频振子、所述高频振子和所述缺陷地结构的中心设置在所述反射板的中心。
优选地，所述U形槽的底边与所述反射板的边平行或垂直。
优选地，所述低频振子的工作频段为GSM900，高频振子的工作频段为DCS1800。
优选地，所述U形槽的转角为90°。
本发明所提供的具有缺陷地结构的多频基站天线，包括反射板、设置于反射板上的低频振子和高频振子，低频振子为碗状，高频振子嵌套在低频振子内，反射板上开设有缺陷地结构，低频振子、高频振子和缺陷地结构共轴且缺陷地结构关于轴对称分布。应用于本实施例提供的天线，由于缺陷地结构改变了地板上的分布电感和电容，抑制了低频振子谐波的能量，从而达到降低异频互耦、优化高低频振子间隔离度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种具有缺陷地结构的多频基站天线的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种图1的俯视图；
图3为本发明实施例提供的一种加缺陷地结构与未加缺陷地结构的隔离度的对比图；
图4为本发明实施例提供的一种U形槽的尺寸示意图；
附图标记如下：1为反射板，2为低频振子，3为高频振子，4为缺陷地结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种具有缺陷地结构的多频基站天线，可有效提高低频振子和高频振子之间的隔离度，使得多频基站天线在馈线网络不级联低通滤波器的情况下异频隔离度能直接满足运营商的要求。同时该缺陷地结构抑制了低频振子的带外谐波，降低了低频振子和高频振子之间的异频互耦能量。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种具有缺陷地结构的多频基站天线的结构图。图2为本发明实施例提供的一种图1的俯视图。如图1和图2所示，该天线包括反射板1、设置于反射板1上的低频振子2和高频振子3，低频振子2为碗状，高频振子3嵌套在低频振子2内，反射板1上开设有缺陷地结构4并介于低频振子2的投影和高频振子3的投影之间，低频振子2、高频振子3和缺陷地结构4共轴且缺陷地结构4关于轴对称分布。
在具体实施中，反射板1的形状是正方形。低频振子2是碗状结构，高频振子3嵌套在低频振子2中，以此能够充分利用反射板1的空间。高频振子3和低频振子2是共轴的，目的是为了缩小天线尺寸。需要说明的是，二者的轴心与反射板的中心重合。缺陷地结构4是在地板上开槽，需要说明的是，缺陷地结构4也与高频振子3和低频振子2共轴，即高频振子3和低频振子2以及缺陷地结构4都是共轴的。此外，缺陷地结构4关于该轴对称分布(不对称会影响天线的方向图)，至于缺陷地结构4的形状本实施例不作限定，其形状主要是影响隔离度的效果，下文会详细说明。另外，缺陷地结构4的数量本实施例也不作限定，其数量的多少主要是影响天线的隔离效果，例如，图1中，缺陷地结构4的数量是4个。相对于完整的反射板而言，缺陷地结构通过开槽的方式改变了地板上的分布电感和电容，该结构具有一定的带阻特性，，能抑制某个频段的能量，所以能降低异频互耦。
本实施例提供的具有缺陷地结构的多频基站天线，包括反射板、设置于反射板上的低频振子和高频振子，低频振子为碗状，高频振子嵌套在低频振子内，反射板上开设有缺陷地结构，低频振子、高频振子和缺陷地结构共轴且缺陷地结构关于轴对称分布。应用于本实施例提供的天线，由于缺陷地结构改变了地板上的分布电感和电容，抑制了低频振子谐波的能量，从而达到降低异频互耦、优化高低频振子间隔离度的目的。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，缺陷地结构4的个数为4个。
优选地，缺陷地结构4为U形槽或哑铃形槽或螺旋形槽。需要说明的是，U形槽或哑铃形槽或螺旋形槽的摆放位置可以根据高频振子和低频振子的具体情况进行仿真实验得到最优的情况。优选地，缺陷地结构4为U形槽且开口朝向外。本实施例中提到的U形槽开口朝外是指U形槽开口朝向低频振子2的投影，4个U形槽的底边两两相对。需要说明的是，U形槽的开口朝外只是一种具体实施方式，根据实际情况，还可以朝里，即U形槽的开口朝向高频振子3的投影方向，4个U形槽的开口两两相对。
在一种具体实施例中，低频振子2的工作频段为GSM900，高频振子3的工作频段为DCS1800。优选地，U形槽的开口长度为高频中心频点二分之一波长、U形槽的底边距离轴的中心为高频中心频点四分之一波长。图3为本发明实施例提供的一种加缺陷地结构与未加缺陷地结构的隔离度的对比图。如图3所示，在反射板1上未加缺陷地结构4时，高低频振子之间在高频频段内的隔离度交差，只有-23dB以下。从文献中可知低频振子2在2倍频率附近或者更高频率处产生谐波，由于本例子中高频与低频频率基本接近2倍关系，低频振子2产生的谐波与高频振子3发生了互耦，从而造成隔离度差。在反射板1上增加了缺陷地结构4(U形槽)，通过缺陷地结构4改变了地板上的分布电感和电容，抑制了低频振子2的谐波的能量，从而达到降低异频互耦、优化高频振子3和低频振子2之间的隔离度的目的。通过商业电磁仿真软件对缺陷地结构4进行优化，可得U形槽整体长度L为高频中心频点二分之一波长、距离振子中心d为高频中心频点四分之一波长时，抑制低频振子谐波的效果最佳，隔离度提升了约8dB，达到-31dB以下。优选地，U形槽的转角为90°。图4为本发明实施例提供的一种U形槽的尺寸示意图。
作为一种优选地实施方式，低频振子2、高频振子3和缺陷地结构4的中心设置在反射板1的中心。作为另一种优选地实施方式，U形槽的底边与反射板1的边平行或垂直，如图2所示。通过上述设置方式，可以减小天线的尺寸。
以上对本发明所提供的具有缺陷地结构的多频基站天线进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，包括反射板、设置于所述反射板上的低频振子和高频振子，所述低频振子为碗状，所述高频振子嵌套在所述低频振子内，所述反射板上开设有缺陷地结构并介于所述低频振子的投影和所述高频振子的投影之间，所述低频振子、所述高频振子和所述缺陷地结构共轴且所述缺陷地结构关于所述轴对称分布。
2.根据权利要求1所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述缺陷地结构的个数为4个。
3.根据权利要求2所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述缺陷地结构为U形槽或哑铃形槽或螺旋形槽。
4.根据权利要求3所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述缺陷地结构为U形槽且开口朝向外。
5.根据权利要求4所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述U形槽的开口长度为高频中心频点二分之一波长、所述U形槽的底边距离所述轴的中心为高频中心频点四分之一波长。
6.根据权利要求4所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述低频振子、所述高频振子和所述缺陷地结构的中心设置在所述反射板的中心。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述U形槽的底边与所述反射板的边平行或垂直。
8.根据权利要求1所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述低频振子的工作频段为GSM900，高频振子的工作频段为DCS1800。
9.根据权利要求4所述的具有缺陷地结构的多频基站天线，其特征在于，所述U形槽的转角为90°。
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