CN110676579A - 一种平面扩频宽带基站天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平面扩频宽带基站天线，包括反射板和天线辐射单元，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，所述四个辐射臂均为印制在介质基板的菱形贴片，所述菱形贴片开有直角型缝隙。该天线具有平面结构，带宽大，结构简单新颖，辐射方向图稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种平面扩频宽带基站天线。
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)、5G系统，2G系统使用1710-1880MHz，3G系统使用频段1880-2145MHz，LTE(4G)系统使用1755-2655MHz，中国的无线通信系统目前已覆盖1710-2655MHz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，提高空间利用，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1710-2655MHz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，平面宽带基站天线可以覆盖2G、3G、LTE(4G)系统的带宽，并不具备同时覆盖IMT服务频段的平面结构宽带基站天线。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；平面结构且不使用耦合单元有利于降低天线的复杂程度，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，本发明提供一种平面扩频宽带基站天线，本发明是一种辐射增益高，且方向图稳定的平面带宽扩展的宽带基站天线，该宽带基站天线能实现64％的阻抗带宽，覆盖1390-2710MHz的频段。
本发明采用如下技术方案：
一种平面扩频宽带基站天线，包括反射板和天线辐射单元，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馈线及第二馈线，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，所述第一辐射臂及第三辐射臂构成+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；
所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂的结构相同，均为印制在介质基板的菱形贴片，所述菱形贴片开有直角型缝隙。
所述直角型缝隙为一个。
所述直角型缝隙位于菱形贴片的一个角，其开口方向朝向天线中心。
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。
所述第一辐射臂及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二辐射臂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。
本发明还包括同轴线，所述同轴线与第一馈线及第二馈线连接。
所述菱形贴片的边长为宽带基站天线中心频率2.1GHz的五分之一波长左右。
本发明的有益效果：
(1)本发明带宽完全覆盖1390-2710MHz，不仅适用于2G/3G/LTE(4G)系统还适用于IMT系统。
(2)本发明菱形贴片开有直角型缝隙，使得辐射臂具有镂空直角型结构，有效扩展频带。
(3)本发明结构简单，平面结构，不需要耦合单元。
(4)本发明辐射体结构新颖，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是本发明的平面扩频宽带基站天线的阻抗带宽。
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-图4所示，一种平面扩频宽带基站天线，包括反射板3、天线辐射单元1，所述天线辐射单元1通过支撑柱4固定在反射板3的上方，本实施例中两者距离为45mm,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5A、第二辐射臂5B、第三辐射臂5C、第四辐射臂5D、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6A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6B印制在介质基板7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，基本可以实现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。
本实施例中四个辐射臂的结构相同，大小尺寸也相同，均为印制在介质基板的菱形贴片，所述菱形贴片开有一条直角型缝隙。
所述直角型缝隙位于菱形贴片的一个角的边缘位置，直接型缝隙的顶点靠近该角，其开口方向朝向天线中心，即介质基板的中心点，采用直角型缝隙增加一个谐振点，扩展带宽。
菱形贴片的边长为该宽带基站天线中心频率2.2GHz在自由空间中所对应四分之一波长左右。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1400MHz-2720MHz，回波损耗大于15dB。
菱形贴片的边长为宽带基站天线中心频率2.1GHz的五分之一波长左右。
本发明还包括同轴线2，所述同轴线与第一及第二馈线连接。
如图5所示，是本实施例的阻抗带宽，由图5可以得出结论，本发明的双极化天线具有1390-2710MHz的阻抗带宽，回波损耗达15dB，可完全覆盖IMT系统1427-1515MHz和1710-2655MHz频段，并且在该带宽上隔离度基本达到30dB以上，增益在8dBi以上。
本带宽扩展宽带基站天线具有结构新颖，平面结构，制作简单，带宽大，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)
1.一种平面扩频宽带基站天线，包括反射板和天线辐射单元，所述天线辐射单元通过支撑柱固定在反射板的上方，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馈线及第二馈线，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，所述第一辐射臂及第三辐射臂构成+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；
所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂的结构相同，均为印制在介质基板的菱形贴片，所述菱形贴片开有直角型缝隙。
2.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，所述直角型缝隙为一个。
3.根据权利要求2所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，所述直角型缝隙位于菱形贴片的一个角，其开口方向朝向天线中心。
4.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，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。
5.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，所述第一辐射臂及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二辐射臂及第四辐射臂关于介质基板中心点对称。
6.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，所述支撑柱为绝缘塑料柱。
7.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，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。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，还包括同轴线，所述同轴线与第一馈线及第二馈线连接。
9.根据权利要求1所述的一种平面扩频宽带基站天线，其特征在于，菱形贴片的边长为宽带基站天线中心频率2.1GHz的五分之一波长。
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