CN112054300A - 一种基于amc的低剖面宽带基站天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AMC的低剖面宽带基站天线及通信设备，包括双极化平面偶极子天线和AMC反射板；所述双极化平面偶极子天线包括天线辐射单元、寄生单元及反射板，所述天线辐射单元通过支撑柱设置在反射板的上方，所述寄生单元设置在反射板与天线辐射单元之间，所述AMC反射板位于所述寄生单元及反射板之间。该天线具有剖面低，带宽大，增益高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种基于AMC的低剖面宽带基站天线及通信设备。
背景技术
基站天线作为移动基站的核心部分，其性能的好坏直接影响着整个通信系统的质量。随着移动通信技术的不断发展，通信系统的复杂度也不断增加。由于目前多个移动通信标准长期共存，基站应用空间紧张，基站天线技术正不断向宽频化和小型化发展。
传统的基于反射板的基站天线，根据镜像原理，偶极子需要放置在距离反射板的λ/4的高度才能保证其电流的一致性，从而获得良好的性能。目前这种剖面高度的天线会使得基站的应用空间更加紧张，不符合基站天线小型化和低剖面化的发展趋势。
AMC(人工磁导体)是一种具有周期性的特殊电磁材料，其具有的同相反射特性能够降低天线的剖面高度。但是传统的AMC结构同相反射相位带宽较窄，无法在与双极化偶极子天线加载获得宽频带特性的同时，兼顾基站天线的应用频率范围，高隔离度，稳定的波束宽度等特点。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于AMC(Artificial MagneticConductor,人工磁导体)的低剖面宽带基站天线及通信设备，本发明是一种利用AMC的所具有的同相反射相位的特殊电磁特性来降低天线剖面高度，并保持原有天线性能的宽带基站天线，该低剖面宽带基站天线能实现64％的阻抗带宽，覆盖1390-2700MHz的频段。
本发明采用如下技术方案：
一种基于AMC的低剖面宽带基站天线，包括双极化平面偶极子天线和AMC反射板；
所述双极化平面偶极子天线包括天线辐射单元、寄生单元及反射板，所述天线辐射单元通过支撑柱设置在反射板的上方，所述寄生单元设置在反射板与天线辐射单元之间，所述AMC反射板位于所述寄生单元及反射板之间。
所述天线辐射单元包括天线辐射介质基板，所述天线辐射介质基板的上表面设置第三辐射臂及第四辐射臂，所述天线辐射介质基板的下表面设置第一辐射臂及第二辐射臂，所述第一辐射臂及第三辐射臂关于天线辐射介质基板中心对称，构成+45度极化振子，所述第二辐射臂及第四辐射臂关于天线辐射介质基板的中心对称，构成-45度极化阵子。
优选的，还包括馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一馈线印制在天线辐射介质基板的下表面，向+45度极化振子馈电，第二馈线印制在天线辐射介质基板的上表面，向-45度极化振子供电。
优选的，所述AMC反射板包括AMC介质基板及矩形贴片，所述AMC介质基板的上表面设置呈阵列分布的矩形贴片。
优选的，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，均由两个相同的等腰三角形和矩形构成的六边形贴片。
优选的，所述六边形贴片设有马蹄型缝隙，其开口方向朝向天线介质基板的中心。
优选的，还包括条带状金属围边。
优选的，还包括同轴线，所述同轴线分别与第一馈线及第二馈线连接。
优选的，所述第一馈线与第二馈线垂直，垂直交点位于天线辐射介质基板的中心点。
一种通信设备，包括上述的低剖面宽带基站天线。
本发明的有益效果：
(1)本发明带宽覆盖1390-2700MHz，不仅适用于2G/3G/LTE(4G)系统还适用于IMT系统。
(2)本发明辐射臂具有马蹄型缝隙，能有效扩展频带。
(3)本发明通过加载AMC在天线的下方，实现了将天线在天线高度降低的同时，保持原有天线的优良性能。
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是本发明的天线辐射单元结构图
图6是本发明的基于AMC的低剖面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1
如图1至图5所示，一种基于AMC的低剖面宽带基站天线，包括双极化平面偶极子天线及AMC反射板2。
所述双极化平面偶极子天线包括天线辐射单元1、寄生单元5、馈电结构、同轴线及反射板3，所述天线辐射单元通过支撑柱设置在反射板的上方，本实施例中两者距离为22.5mm,所述支撑柱均为绝缘塑料柱。
所述天线辐射单元包括天线辐射介质基板7，所述天线辐射介质基板的上表面设置第三辐射臂5C及第四辐射臂5D，所述天线辐射介质基板的大小为68×68mm2，天线辐射介质基板的下表面设置第一辐射臂5A及第二辐射臂5B，所述第一辐射臂5A及第三辐射臂5C关于天线辐射介质基板中心对称，构成+45度极化振子，所述第二辐射臂及第四辐射臂关于天线辐射介质基板的中心对称，构成-45度极化阵子。
所述馈电结构包括第一馈线6A及第二馈线6B，所述第一馈线设置在天线辐射介质基板的上表面，向-45度极化振子馈电，所述第二馈线设置在天线辐射介质基板的下表面，向+45度极化振子馈电，基本实现30dB的隔离度。
所述第一馈线及第二馈线相互垂直，交点位于天线辐射介质基板的中心点。
所述同轴线4分别与第一馈线及第二馈电连接，寄生单元的寄生圆片及天线辐射介质基板上设置两个穿孔，便于同轴线通过。
所述寄生单元5为圆片形状，直径为31mm(0.25λ2.4GHz)，位于天线辐射单元的正下方6.5mm处，该圆片为天线在降低高度后，引入电容来加强天线的匹配，对于低频和高频匹配具有明显的改善作用。
所述四个辐射臂的结构相同，大小尺寸也相同，均由两个相同的等腰三角形和一个矩形构成一个六边形贴片，所述六边形贴片中心开有一个马蹄型缝隙，该辐射臂的波束宽度不会随着天线高度的降低而恶化，具有较好的稳定性。
所述马蹄型缝隙向六边形顶角突出，其开口方向朝向天线中心，其中心圆半径为6.8mm，缝隙宽度为3mm，马蹄型缝隙的周长约为32mm,近似为高频谐振点的四分之一个波长0.25λ2.65GHz，通过马蹄型缝隙可以拓展天线带宽。
所述马蹄型缝隙用于拓展天线的带宽的原理，还可以将缝隙由马蹄型变成倒U型、直角型，均能达到拓展天线带宽的作用。
所述AMC反射板2包括矩形贴片8及AMC介质基板，设置在寄生单元与反射板之间，所述AMC反射板通过四根支撑柱设置在天线辐射单元正下方6mm处。所述矩形贴片设置在AMC介质基板的上表面，并呈阵列分布，本实施例中由7×7个相同的矩形贴片呈周期性排列而成，每个矩形的边长为13.1mm，矩形贴片之间相距2.9mm；所述AMC介质基板为112×112×2mm3，介质基板材质与天线辐射体的介质基板相同，AMC介质基板比天线辐射体介质基板大。
所述条带状金属围边9由带状金属条印刷在相应的介质板上构成，把介质板插入反射板中，并进行焊接，带状金属条高度为22.5mm，相邻带状金属条相距3.55mm，宽度为2mm，介质板材料与天线辐射体介质基板材料相同，条带状围边主要用于改善天线的匹配。
本实施例中，天线辐射单元、反射板、寄生单元及AMC反射板均关于天线中轴线对称。
所述反射地板尺寸为142×142×1mm3。
本实施例中的天线辐射介质基板采用板材Taconic TLY，厚度0.5mm，相对介电常数2.2。
天线辐射单元为平面结构，可实现双极化带宽1390MHz-2700MHz，回波损耗大于15dB。
如图6所示，本基于AMC的低剖面宽带基站天线在将天线剖面高度由原先的45mm降低到22.5mm(0.154λc,λc＝2.05GHz)，并保持原有天线的优良性能，具有稳定的波束宽度和增益。
实施例2
一种通信设备，包括实施例1的一种基于AMC的低剖面宽带基站天线。
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 (10)
1.一种基于AMC的低剖面宽带基站天线，其特征在于，包括双极化平面偶极子天线和AMC反射板；
所述双极化平面偶极子天线包括天线辐射单元、寄生单元及反射板，所述天线辐射单元通过支撑柱设置在反射板的上方，所述寄生单元设置在反射板与天线辐射单元之间，所述AMC反射板位于所述寄生单元及反射板之间。
2.根据权利要求1所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，所述天线辐射单元包括天线辐射介质基板，所述天线辐射介质基板的上表面设置第三辐射臂及第四辐射臂，所述天线辐射介质基板的下表面设置第一辐射臂及第二辐射臂，所述第一辐射臂及第三辐射臂关于天线辐射介质基板中心对称，构成+45度极化振子，所述第二辐射臂及第四辐射臂关于天线辐射介质基板的中心对称，构成-45度极化阵子。
3.根据权利要求2所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，还包括馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一馈线印制在天线辐射介质基板的下表面，向+45度极化振子馈电，第二馈线印制在天线辐射介质基板的上表面，向-45度极化振子供电。
4.根据权利要求1所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，所述AMC反射板包括AMC介质基板及矩形贴片，所述AMC介质基板的上表面设置呈阵列分布的矩形贴片。
5.根据权利要求2所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，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，均由两个相同的等腰三角形和矩形构成的六边形贴片。
6.根据权利要求5所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，所述六边形贴片设有马蹄型缝隙，其开口方向朝向天线介质基板的中心。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，还包括条带状金属围边。
8.根据权利要求3所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，还包括同轴线，所述同轴线分别与第一馈线及第二馈线连接。
9.根据权利要求3所述的低剖面宽带基站天线，其特征在于，所述第一馈线与第二馈线垂直，垂直交点位于天线辐射介质基板的中心点。
10.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的低剖面宽带基站天线。
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