CN111180884A - 一种宽带双极化基站天线单元及mimo天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带双极化基站天线单元及MIMO天线，其中，天线单元包括：位于底部的金属反射板，所述金属反射板的上部固定连接有尼龙支撑柱，所述尼龙支撑柱上呈水平方向固定连接有辐射体，所述辐射体包括固定连接在尼龙支撑柱上的介质基板以及设置在介质基板上的两对相同结构的偶极子天线，所述偶极子天线包括两个结构相同的心形印刷振子臂Ⅰ和印刷振子臂Ⅱ，其中，印刷振子臂Ⅰ设置在介质基板的上表面，印刷振子臂Ⅱ设置在介质基板的下表面，所述印刷振子臂Ⅰ和印刷振子臂Ⅱ通过同轴馈线相连接。该天线单元频带宽、结构简单、易于制作，满足性能要求的同时很大程度上降低了成本，也减轻了天线的重量。为了解决“灯下黑”的问题，设计一种立体覆盖小基站MIMO天线，其具有半球型辐射特性。

Description

一种宽带双极化基站天线单元及MIMO天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种宽带双极化基站天线单元及MIMO天线。
背景技术
随着第四代(4G)移动通信系统的全面普及以及第五代(5G)移动通信的加速推广，对移动通信系统中的基站天线提出了越来越高的要求。由于目前4G通信和5G通信共存，所以要求天线具有双频段/宽频带工作特性。为了提高通信容量，提高数据传输速率和链路可靠性，多入多出(MIMO)技术应运而生，该技术要求天线具有双极化特性。因此，为满足4G/5G通信的要求，基站天线应具有宽带全向双极化特性。然而现有技术中，传统全向双极化基站天线需要分别设计全向水平极化天线单元和全向垂直极化天线单元，然后将两个不同极化的天线单元镶嵌组合在一起形成全向双极化天线。这种全向双极化天线技术工艺复杂、天线较重、成本较高，并且频带较窄。另外，传统小基站天线体积较大，带宽较窄，且极化方式单一，在其正下方辐射信号很弱，形成“灯下黑”的信号盲区。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种宽带双极化基站天线单元，包括：位于底部的金属反射板，所述金属反射板的上部固定连接有尼龙支撑柱，所述尼龙支撑柱上呈水平方向固定连接有辐射体，所述辐射体包括固定连接在尼龙支撑柱上的介质基板以及设置在介质基板上的两对相同结构的偶极子天线，所述偶极子天线包括两个结构相同的心形印刷振子臂Ⅰ和印刷振子臂Ⅱ，其中印刷振子臂Ⅰ设置在介质基板的上表面，印刷振子臂设置在介质基板的下表面，所述印刷振子臂Ⅰ和印刷振子臂Ⅱ通过同轴馈线相连接。
进一步的，所述介质基板上的两个心形偶极子天线以±45°角度正交放置。
进一步的，所述印刷振子臂包括一个等腰梯形贴片和两个圆弧形贴片。
一种立体覆盖小基站MIMO天线，包括所述的七个天线单元以及反射板，其中，六个天线单元在空间竖直放置，呈120°角依次固定连接构成六棱柱，所述反射板设置在六棱柱的内部，六棱柱底部的金属反射板的下表面固定连接有第七个天线单元。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种宽带双极化基站天线单元，该天线单元频带宽、结构简单、易于制作，满足性能要求的同时很大程度上降低了成本，也减轻了天线的重量。为了解决“灯下黑”的问题，设计一种立体覆盖小基站MIMO天线，其具有半球型辐射特性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本发明宽带双极化基站天线单元的结构原理图；
图2为本发明宽带双极化基站天线单元的辐射体图；
图3为本发明立体覆盖小基站MIMO天线的结构原理图；
图4为本发明中实施例的示意图；
图5为本发明中实施例的示意图；
图中：10、金属反射板，20、尼龙支撑柱，21、介质基板，31、辐射体，2、偶极子天线，1、印刷振子臂Ⅰ，3、同轴馈线、4、非金属孔，5、反射板，11、印刷振子臂Ⅱ。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
如图1所示的一种宽带双极化基站天线单元，包括辐射体31、同轴馈线3、尼龙支撑柱20和金属反射板10。其中，天线单元辐射体中的偶极子为由两个心形印刷振子臂1构成的偶极子天线2。为了使天线具有宽带特性，印刷振子臂1由一个等腰梯形贴片和两个圆弧形贴片构成。两个心形印刷偶极子以±45°角度正交放置。采用FR4介质基板进行设计，其相对介电常数为4.4，厚度为0.8mm。两个偶极子之间的耦合改善了天线的阻抗匹配，进一步提高了阻抗带宽。
进一步的，为了使天线有紧凑的平面型结构，印刷振子臂印刷在介质基板21上，同一个振子的两个印刷振子臂分别印刷在介质基板21的上下表面。如图1所示，印刷振子臂Ⅰ1在介质基板的正面，另一个印刷振子臂Ⅱ11在介质基板21的反面即下表面，印刷振子臂Ⅰ1上引出一段长为L的馈电微带线给振子馈电，位于印刷振子臂Ⅱ11的上方，同轴馈线3给-45°振子馈电，同轴馈线3内芯经过图2所示的非金属孔4，直接焊接到印刷振子臂Ⅰ1上的馈电微带线上，同轴馈线3外芯焊接到印刷振子臂Ⅱ11上；同理，另一条同轴馈线给+45°振子馈电。因为要实现单向辐射，所以在天线下方加一反射板10，反射板材质为金属铝，调整反射板大小可以实现对天线主瓣宽度的调整。天线与反射板之间用四根M3六角尼龙塑料柱来支撑。
所设计的立体覆盖小基站MIMO天线如图3所示，该天线由7个图1所示的天线单元构成。6个天线单元以120°的角度放置，构成六棱柱，反射板5在六棱柱内部，去掉相交多余的部分形成天线的反射板，用来在水平面辐射全向双极化波。
为了解决“灯下黑”的问题，在六棱柱天线底部加入1个向下辐射的天线单元，如图1所示，底部天线单元的水平放置的金属反射板10与上方反射板5相接，用来定向辐射向下的双极化波，解决小基站天线下方信号不好(即“灯下黑”)的问题，消除用户体验痛点。
图4为本发明实例中天线单元±45°极化振子的电压驻波比仿真曲线图。可以看出，在工作频带2.3GHz-3.6GHz内电压驻波比VSWR小于1.4，说明天线单元具有良好的阻抗宽带特性。
图5为本发明实例中天线单元的两端口隔离度仿真曲线图，可以看出，在工作频带2.3GHz-3.6GHz内的端口隔离度大于25dB，满足双极化基站天线的隔离度指标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种宽带双极化基站天线单元，其特征在于包括：位于底部的金属反射板(10)，所述金属反射板(10)的上部固定连接有尼龙支撑柱(20)，所述尼龙支撑柱(20)上呈水平方向固定连接有辐射体，所述辐射体包括固定连接在尼龙支撑柱(20)上的介质基板(21)以及设置在介质基板(21)上的两对相同结构的偶极子天线(2)，所述偶极子天线(2)包括两个结构相同的心形印刷振子臂Ⅰ(1)和印刷振子臂Ⅱ(11)，其中，印刷振子臂Ⅰ(1)设置在介质基板(21)的上表面，印刷振子臂Ⅱ(11)设置在介质基板(21)的下表面，所述印刷振子臂Ⅰ(1)和印刷振子臂Ⅱ(11)通过同轴馈线(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线单元，其特征还在于：所述介质基板(21)上的两个心形偶极子天线(2)以±45°角度正交放置。
3.根据权利要求1所述的一种宽带双极化基站天线单元，其特征还在于：所述印刷振子臂Ⅰ(1)包括一个等腰梯形贴片和两个圆弧形贴片。
4.一种立体覆盖小基站MIMO天线，其特征在于：包括权利要求1至3所述的七个天线单元以及反射板(5)，其中，六个天线单元在空间竖直放置，呈120°角依次固定连接构成六棱柱，所述反射板(5)设置在六棱柱的内部，六棱柱底部的金属反射板(10)的下表面固定连接有第七个天线单元。
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