CN112968271A

CN112968271A - 一种宽带双极化天线

Info

Publication number: CN112968271A
Application number: CN202011435112.1A
Authority: CN
Inventors: 黄雨萱; 刘远; 胡振欣; 熊晓明; 蔡述庭
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-06-15

Abstract

本发明公开了一种宽带双极化天线，包括大正交极化辐射结构、小正交极化辐射结构、交叉微带线、介质板、同轴线和金属反射板，大正交极化辐射结构包括四个环形形状的第一振子，四个第一振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第一振子形成一对半波振子；对角线上的两个第一振子的最远距离的两个角上设有正方形贴片，第一振子的内角上设有“T”形贴片；小正交极化辐射结构包括四个第二振子，第二振子为环形形状，四个第二振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第二振子形成一对半波振子；第二振子设于“T”形贴片上方且在介质板上表面，“T”形贴片激励第二振子。本发明具有宽带宽、隔离度高、交叉极化增益高和稳定可靠的有益效果。

Description

一种宽带双极化天线

技术领域

本发明属于移动通信基站天线技术领域，尤其是指一种宽带双极化天线。

背景技术

基站即公用移动通信基站，是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分，对通信技术的发展起着举足轻重的作用。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向的迅速发展，现代通讯系统对基站具有宽带宽和优良的辐射性能的要求越来越高。双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量。因为双极化天线可以提供极化多样性，并增加信道容量，以减少多径衰减、极化不匹配的副作用，同时还能得到更好的阻抗匹配，更高的端口隔离度，更稳定增益等更加优越的天线性能。所以在终端用户或基站中流行起来。

现有双极化基站天线大多是由贴片天线、交叉偶极子天线和槽型天线组成。其中，贴片天线通常具有高隔离和低剖面的优点，但是其带宽较窄。交叉偶极子天线通常具有紧凑的平面结构和宽的带宽的特点，但是其尺寸大且质量重，安装和运输不方便。虽然存在一种槽型天线具有两条U型交叉微带线用于激发交叉形状槽，但如果在其他性能优异的情况下，天线宽带依然很难达到55％，带宽太窄。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种小型化宽带宽、隔离度高、稳定可靠的双极化天线。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种宽带双极化天线，包括大正交极化辐射结构、小正交极化辐射结构、交叉微带线、介质板、同轴线和金属反射板，所述交叉微带线为“Y”型形状，所述交叉微带线和小正交极化辐射结构设于介质板的上表面，所述大正交极化辐射结构设于介质板的下表面，所述金属反射板设于介质板的下方；所述同轴线的上端通过介质板上的通孔与交叉微带线连接，同轴线的下端与金属反射板连接；所述大正交极化辐射结构包括四个环形形状的第一振子，四个所述第一振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第一振子形成一对半波振子；对角线上的两个第一振子的最远距离的两个角上设有贴片，与贴片对角的第一振子的内角上设有“T”形贴片结构；

所述小正交极化辐射结构包括四个第二振子，所述第二振子为环形形状，四个所述第二振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第二振子形成一对半波振子；所述第二振子设于“T”形贴片上方，且位于介质板上表面，“T”形贴片对第二振子激励产生辐射。

进一步地，所述同轴线包括第一同轴线和第二同轴线，所述第一同轴线内芯与+45°的“Y”型交叉微带线相连，激励天线+45°极化辐射；所述第二同轴线内芯与-45°的“Y”型交叉微带线相连，激励天线-45°的极化辐射。

进一步地，介质板和金属反射板平行，且介质板和金属反射板的中心在同一直线上。

作为一种优选的方案，第一振子的外角设为倒角。

作为一种优选的方案，第一同轴线与第二同轴线长度为四分之一波长。

作为一种优选的方案，对角贴片为正方形。

作为一种优选的方案，第一同轴线与所述第二同轴线特性阻抗为50欧姆。

作为一种优选的方案，介质板和金属反射板为方形形状。

作为一种优选的方案，介质板采用FR4材料。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的+45°“Y”型交叉微带线激励大正交极化辐射结构与小正交极化辐射结构的同+45°对角线设置的第一振子和第二振子同一极化辐射；-45°的“Y”型交叉微带线激励大正交极化辐射结构与小正交极化辐射结构的同-45°对角线设置的第一振子和第二振子产生同一极化辐射，具有宽带宽、隔离度高和稳定可靠的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例提供的一种双极化天线单元的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种双极化天线单元的侧视图；

图3是本发明实施例提供的双极化天线单元工作在1.5GHz—3GHz频段的驻波比和增益仿真曲线图；

图4是本发明实施例提供的双极化天线单元工作在1.5GHz—3GHz频段的端口隔离度仿真曲线图；

图5是本发明实施例提供的双极化天线单元工作在1.65GHz，2.45GHz， 2.95GHz的E平面的水平面仿真方向图；

图6是本发明实施例提供的双极化天线单元工作在1.65GHz，2.45GHz， 2.95GHz的H平面的水平面仿真方向图。

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，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1至图6，本实施例涉及宽带双极化天线，包括大正交极化辐射结构 1、小正交极化辐射结构2、交叉微带线3、介质板4、同轴线6和金属反射板7，所述交叉微带线3为“Y”型形状，所述交叉微带线3和小正交极化辐射结构2 设于介质板4的上表面，所述大正交极化辐射结构1设于介质板4的下表面，所述金属反射板7设于介质板4的下方；所述同轴线6的上端通过介质板4上的通孔与交叉微带线3连接，同轴线6的下端与金属反射板7连接；所述大正交极化辐射结构1包括四个环形形状的第一振子11，四个所述第一振子11沿介质板4的中心环形分布，每两个对角的第一振子11形成一对半波振子；对角线上的两个第一振子11的最远距离的两个角上设有贴片12，与贴片12对角的第一振子11的内角上设有“T”形贴片13；“Y”型交叉微带线3分为+45°“Y”型交叉微带线3和-45°“Y”型交叉微带线3，按照±45°方向设置在介质板4 的上表面。同轴线连接到“Y”型交叉微带线，对“Y”型交叉微带线进行馈电。在工作时，同轴线6激励+45°“Y”型交叉微带线3和-45°的“Y”型交叉微带线3极化辐射。

所述小正交极化辐射结构2包括四个第二振子21，所述第二振子21为环形形状，四个所述第二振子21沿介质板4的中心环形分布，每两个对角的第二振子21形成一对半波振子；所述第二振子21设于“T”形寄生贴片13的介质板4 上表面。当然，所述“T”形贴片13也可以是其它形状，例如“Y”型、“I”型和“L”型等。

每个第一振子臂具有首端部及末端部，大正交极化辐射结构首端部相互靠近，四个“T”形贴片分别与大正交极化辐射结构的四个第一振子臂首端焊接在一起，间接形成一个小馈电结构，从而使得小正交极化辐射结构产生辐射，各末端部增加了一个小正方形来提升天线辐射性能。所述小正交极化辐射结构是四个由环状矩形构成，也如同大正交极化辐射结构放置，形成±45°的两对振子，小正交极化辐射结构通过大正交极化辐射结构的“T”形贴片激励产生辐射。

当同轴线+45°端口通电时，+45°的“Y”型交叉微带线存在电流通过，使得+45°的大正交极化辐射结构和小正交极化辐射结构产生电流和辐射，从而使天线产生+45°极化辐射；当同轴线-45°端口通电时，-45°的“Y”型交叉微带线使得-45°的大正交极化辐射结构和小正交极化辐射结构产生电流和辐射，从而使天线产生-45°极化辐射，由此可得到天线的±45°的双极化辐射。通过图3至图6所示，本结构的大正交极化辐射结构1与小正交极化辐射结构2的同+45°对角线设置的第一振子11和第二振子21同一极化；大正交极化辐射结构1与小正交极化辐射结构2的同-45°对角线设置的第一振子11和第二振子 21同一极化，极大地提高了带宽、隔离度，具有宽带宽、隔离度高和稳定可靠的优点。

所述同轴线6包括第一同轴线和第二同轴线，所述第一同轴线内芯与+45°的“Y”型交叉微带线3相连，激励+45°极化辐射；所述第二同轴线内芯与-45°的“Y”型交叉微带线3相连，激励-45°极化辐射。第一同轴线对+45°“Y”型交叉微带线3馈电，而第二同轴线对-45°的“Y”型交叉微带线3馈电。第一同轴线和第二同轴线采用铜制内芯。

介质板4和金属反射板7平行，且介质板4和金属反射板7的中心在同一直线上。为了提高第一振子11和第二振子21的极化辐射效果，第一振子11和第二振子21的三个外角设为倒角22。

为了提高交叉微带线3极化辐射效果，第一同轴线与第二同轴线长度为四分之一波长。

贴片12为正方形。当然，贴片12也可以为圆形或其它形状。

第一同轴线与所述第二同轴线特性阻抗为50欧姆。根据交叉微带线3的特性的不同，第一同轴线与所述第二同轴线的阻抗也可以采用45至55欧姆

介质板4和金属反射板7为方形形状。当然，介质板4和金属反射板7也可以设计成圆形或其它形状，只需保证两者的形状相同即可。

介质板4采用FR4材料，即环氧玻璃布层压板。环氧玻璃布层压板是由经化学处理的电工用无碱玻璃纤维布为基材，以环氧树脂作为粘合剂经热压而成的层压制品，高温下机械强度高，高湿下电气性能稳定性好。适用于机械、电气及电子等领域。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种宽带双极化天线，其特征在于，包括大正交极化辐射结构、小正交极化辐射结构、交叉微带线、介质板、同轴线和金属反射板，所述交叉微带线为“Y”型形状，所述交叉微带线和小正交极化辐射结构设于介质板的上表面，所述大正交极化辐射结构设于介质板的下表面，所述金属反射板设于介质板的下方；所述同轴线的上端通过介质板上的通孔与交叉微带线连接，同轴线的下端与金属反射板连接；所述大正交极化辐射结构包括四个环形形状的第一振子，四个所述第一振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第一振子形成一对半波振子；对角线上的两个第一振子的最远距离的两个角上设有贴片，第一振子的内角上设有“T”形贴片；

所述小正交极化辐射结构包括四个第二振子，所述第二振子为环形形状，四个所述第二振子沿介质板的中心环形分布，每两个对角的第二振子形成一对半波振子；所述第二振子设于“T”形贴片上方，且位于介质板上表面，“T”形贴片对第二振子激励并产生高频辐射。

2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，所述同轴线包括第一同轴线和第二同轴线，所述第一同轴线内芯与+45°的“Y”型交叉微带线相连，激励天线产生+45°的极化辐射；所述第二同轴线内芯与-45°的“Y”型交叉微带线相连，激励天线产生-45°的极化辐射。

3.根据权利要求2所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，介质板和金属反射板平行，且介质板和金属反射板的中心在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，第一振子的外角为倒角。

5.根据权利要求2所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，第一同轴线与第二同轴线长度为四分之一波长。

6.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，对角贴片为正方形。

7.根据权利要求5所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，第一同轴线与所述第二同轴线特性阻抗为50欧姆。

8.根据权利要求3所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，介质板和金属反射板为方形形状。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种宽带双极化天线，其特征在于，介质板采用FR4材料。