CN113471669B - 一种多模谐振结构的5g宽带双极化基站天线 - Google Patents

一种多模谐振结构的5g宽带双极化基站天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线。包括：第一谐振结构、主辐射单元、馈电巴伦组以及金属反射板；所述馈电巴伦组设置在所述金属反射板上，所述主辐射单元设置在所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦上，所述第一谐振结构设置在所述主辐射单元上；所述主辐射单元包括第二谐振结构和第三谐振结构，所述第一谐振结构用于控制高频处的谐振点，所述第三谐振结构用于控制低频处的谐振点；所述馈电巴伦组用于为所述主辐射单元以及所述第一谐振结构提供平衡电流。本发明通过改变天线结构参数实现了谐振点可调的目的，在天线上方加载一个第一谐振结构产生第三个谐振点，在三个谐振点的共同作用下，所设计的基站天线实现了宽带特性。

Description

一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线。
背景技术
随着5G时代的到来，我国工信部为运营商划分了新的更高的频段供5G发展和使用，而且每个运营商划分的5G频段各不相同。其中，中国移动的5G频段为2.515-2.675GHz以及4.8-4.9GHz；中国电信的5G频段为3.4-3.5GHz；中国联通的5G频段为3.5-3.6GHz。为了节省基站的站址资源如何使用一副天线将上述的所有5G频段进行覆盖成为节省基站站址资源的关键。对于5G频段而言，由于其频段跨度较大，要想将5G的频段进行全覆盖，传统的宽带基站天线只能通过增大天线尺寸来实现这一目的，然而增大天线尺寸又与节省基站站址资源的目的相矛盾。
发明内容
本发明的目的是提供一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，用于实现宽带特性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，包括：第一谐振结构、主辐射单元、馈电巴伦组以及金属反射板；所述馈电巴伦组设置在所述金属反射板上，所述主辐射单元设置在所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦上，所述第一谐振结构设置在所述主辐射单元上；
所述主辐射单元包括第二谐振结构和第三谐振结构，所述第一谐振结构用于控制高频处的谐振点，所述第三谐振结构用于控制低频处的谐振点；
所述馈电巴伦组用于为所述主辐射单元以及所述第一谐振结构提供平衡电流。
进一步地，所述第一谐振结构上设置有多个过孔。
进一步地，所述主辐射单元上设置有多个过孔。
进一步地，所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦结构相同；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦均包括设置在正面的Γ形馈电结构、设置在背面的金属贴片、凹槽、上引脚和下引脚；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦通过凹槽相交叉，所述上引脚依次穿过主辐射单元的过孔和第一谐振结构的过孔为主辐射单元以及第一谐振结构提供平衡电流，并对主辐射单元以及第一谐振结构进行固定。
进一步地，所述金属反射板上设置有过孔，所述下引脚穿过金属反射板的过孔使所述馈电巴伦组与所述金属反射板固定。
进一步地，所述金属反射板的材质为铝，厚度为1mm。
进一步地，所述上引脚和所述下引脚均为2个。
进一步地，主辐射单元的过孔、第一谐振结构的过孔和金属反射板的过孔均为4个。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线包括：第一谐振结构、主辐射单元、馈电巴伦组以及金属反射板；所述馈电巴伦组设置在所述金属反射板上，所述主辐射单元设置在所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦上，所述第一谐振结构设置在所述主辐射单元上；所述主辐射单元包括第二谐振结构和第三谐振结构，所述第一谐振结构用于控制高频处的谐振点，所述第三谐振结构用于控制低频处的谐振点；所述馈电巴伦组用于为所述主辐射单元以及所述第一谐振结构提供平衡电流。本发明通过改变天线结构参数实现了谐振点可调的目的，在天线上方加载一个第一谐振结构产生第三个谐振点，在三个谐振点的共同作用下，所设计的基站天线实现了宽带特性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线主视图；
图2为本发明实施例基于多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线辐射图；
图3为本发明实施例主辐射单元结构示意图；
图4为本发明实施例第一谐振结构示意图；
图5为本发明实施例馈电巴伦组结构示意图；
图6为本发明实施例金属反射板结构示意图；
图7为本发明实施例多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线两个端口的S11及S21。
图8为本发明实施例多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线在各个频点处的增益。
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。
本发明的目的是提供一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，用于实现宽带特性。本发明首先通过设计一款具有两个谐振点的宽带天线，而且通过改变天线结构参数实现了谐振点可调的目的，在天线上方加载一个第一谐振结构产生第三个谐振点，在三个谐振点的共同作用下，所设计的基站天线实现了宽带特性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，包括：第一谐振结构、主辐射单元、馈电巴伦组以及金属反射板；所述馈电巴伦组设置在所述金属反射板上，所述主辐射单元设置在所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦上，所述第一谐振结构设置在所述主辐射单元上。
所述第一谐振结构、所述主辐射单元以及所述金属反射板上设置有多个过孔。
所述主辐射单元包括第二谐振结构和第三谐振结构，所述第一谐振结构用于控制高频处的谐振点，所述第三谐振结构用于控制低频处的谐振点。
所述馈电巴伦组用于为所述主辐射单元以及所述第一谐振结构提供平衡电流。
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦结构相同；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦均包括设置在正面的Γ形馈电结构、设置在背面的金属贴片、凹槽、上引脚和下引脚；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦通过凹槽相交叉，所述上引脚依次穿过主辐射单元的过孔和第一谐振结构的过孔为主辐射单元以及第一谐振结构提供平衡电流，并对主辐射单元以及第一谐振结构进行固定。所述下引脚穿过金属反射板的过孔使所述馈电巴伦组与所述金属反射板固定。
本发明多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线工作带宽较宽，使用一副天线就可以将中国的5G频段进行全覆盖。
具体实施例：
如图1-6所示，一种基于多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线包括主辐射单元(1002)、第一谐振结构(1001)、两个馈电巴伦(1003)(1004)以及金属反射板(1005)；所述的主辐射单元(1002)上具有两个调节不同谐振点的谐振结构(10021)(10022)，其中谐振结构(10021)控制高频处的谐振点，谐振结构(10022)控制低频处的谐振点，同时主辐射单元(1002)上还有四个过孔(1100)(1101)(1102)(1103)分别于馈电巴伦(1003)(1004)相连接；所述的第一谐振结构(1001)位于主辐射单元(1002)上方，第一谐振结构(1001)控制第三个谐振点的位置，同时第一谐振结构(1001)上还有四个过孔(1200)(1201)(1202)(1203)分别于馈电巴伦(1003)(1004)相连接；所述馈电巴伦(1003)(1004)正面均为一个Γ形馈电结构(10031)(10041)，背面均为两块金属贴片(10032)(10033)及(10042)(10043)，馈电巴伦(1003)上有一个凹槽(10034)，其作用是与馈电巴伦(1004)上的凹槽(10044)相交叉，使得两个馈电巴伦(1003)(1004)固定在一起，在馈电巴伦(1003)(1004)的上下两侧均有四个引脚(10035)(10036)(10037)(10038)及(10045)(10046)(10047)(10048)，所述引脚(10035)(10036)(10045)(10046)分别穿过主辐射单元(1002)上的过孔(1101)(1102)(1100)(1103)以及第一谐振结构(1001)上的过孔(1201)(1202)(1200)(1203)为主辐射单元(1002)以及第一谐振结构(1001)提供平衡电流以及对主辐射单元(1002)以及第一谐振结构(1001)进行固定，所述引脚(10037)(10038)(10047)(10048)穿过金属反射板(1005)上的过孔(1301)(1302)(1300)(1303)使得馈电巴伦(1003)(1004)与金属反射板(1005)固定；所述金属反射板(1005)位于天线结构的最下方，其材质为铝，厚度为1mm。
本发明的工作原理是：所述的基于多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线的工作频段为2.5-5.5GHz，所述的主辐射单元(1002)上有两个谐振结构(10021)(10022)，谐振结构(10022)主要产生第一谐振点，通过调节谐振结构(10022)枝节的长度可以改变谐振点的位置，谐振结构(10021)主要产生第二谐振点，通过调节谐振结构(10021)上枝节的长度可以调节第二谐振点的位置。
所述的第一谐振结构(1001)位于所述天线的最上方，并通过馈电巴伦(1003)(1004)进行馈电，第一谐振结构(1001)的作用是在高频处产生第三谐振点，通过改变第一谐振结构(1001)的尺寸可以改变第三谐振点的位置。
所述的馈电巴伦(1003)(1004)的作用是将所提供的不平衡电流转换成主辐射单元(1002)以及第一谐振结构(1001)所需的平衡电流。
所述的金属反射板(1005)的作用是降低各个天线单元的后向辐射进而提高天线增益。
主辐射单元(1002)的作用是在较低的频段产生两个谐振点，当两个谐振点的位置相互靠近时，天线的带宽可以实现在某个频段回波损耗均大于10dB；所述的谐振结构(10022)的作用是产生第一个谐振点，通过调节谐振结构(10022)上枝节的尺寸可以实现第一谐振点的位置的改变，同时与相邻谐振结构之间的耦合可以实现带宽的拓展；谐振结构(10021)的作用是产生第二谐振点，通过改变谐振结构(10021)上枝节的尺寸可以实现第二谐振点的位置的偏移，同时谐振结构(10021)与谐振结构(10022)之间的耦合又拓展了由第二谐振点所产生的带宽；通过合理的调节两个谐振结构(10021)(10022)上枝节的尺寸，改变两个谐振点的位置，在所产生的两个谐振点的共同作用下天线在较低的频段内实现了回波损耗大于10dB；同时在主辐射单元(1002)的上方加载的第一谐振结构(1001)可以产生第三个谐振点，该谐振点的位置在高频处，通过合理改变第一谐振结构(1001)的尺寸，调节第三谐振点的位置，天线最终在2.5-5.5GHz的频段内天线回拨损耗大于10dB。
多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线的仿真结果如图7及图8所示，调节主辐射单元(1002)上的谐振结构(10022)使其所产生的谐振点位于2.7GHz附近，谐振结构(10021)所产生的谐振点的位置位于4.4GHz附近，以及第一谐振结构(1001)所产生的谐振点位于5.1GHz附近，在三个谐振点的共同作用下，天线的工作带宽为2.5-5.5GHz，同时端口隔离度大于30dB；多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线在各个频点处的增益的仿真结果如图8所示，仿真结果表明在其工作频段内天线的增益比较稳定。
本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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，包括：第一谐振结构、主辐射单元、馈电巴伦组以及金属反射板；所述馈电巴伦组设置在所述金属反射板上，所述主辐射单元设置在第一馈电巴伦和第二馈电巴伦上，所述第一谐振结构设置在所述主辐射单元上；
所述主辐射单元包括第二谐振结构和第三谐振结构，所述第二谐振结构用于控制高频处的谐振点，所述第三谐振结构用于控制低频处的谐振点；所述第二谐振结构和所述第三谐振结构均为“山”字形，所述第二谐振结构的中间臂与所述第三谐振结构的中间臂连接，所述第二谐振结构的第一侧臂嵌套在所述第三谐振结构的第一侧臂和中间臂的中间，所述第二谐振结构的第二侧臂嵌套在所述第三谐振结构的第二侧臂和中间臂的中间；
所述馈电巴伦组用于为所述主辐射单元以及所述第一谐振结构提供平衡电流；
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦结构相同；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦正面均为一个Γ形馈电结构，所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦上有一个凹槽，在所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦的上下两侧均有上引脚和下引脚；所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦通过凹槽相交叉，所述上引脚依次穿过主辐射单元的过孔和第一谐振结构的过孔为主辐射单元以及第一谐振结构提供平衡电流，并对主辐射单元以及第一谐振结构进行固定；
所述第三谐振结构的作用是产生第一个谐振点，通过调节第三谐振结构上枝节的尺寸可以实现第一谐振点的位置的改变，同时与相邻谐振结构之间的耦合可以实现带宽的拓展；第二谐振结构的作用是产生第二谐振点，通过改变第二谐振结构上枝节的尺寸可以实现第二谐振点的位置的偏移，同时第二谐振结构与第三谐振结构之间的耦合又拓展了由第二谐振点所产生的带宽；第一谐振结构的作用是产生第三个谐振点，通过改变第一谐振结构的尺寸，能够调节第三谐振点的位置。
2.根据权利要求1所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，所述第一谐振结构上设置有多个过孔。
3.根据权利要求2所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，所述主辐射单元上设置有多个过孔。
4.根据权利要求1所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，所述金属反射板上设置有过孔，所述下引脚穿过金属反射板的过孔使所述馈电巴伦组与所述金属反射板固定。
5.根据权利要求1所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，所述金属反射板的材质为铝，厚度为1mm。
6.根据权利要求1所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，所述上引脚和所述下引脚均为2个。
7.根据权利要求4所述的多模谐振结构的5G宽带双极化基站天线，其特征在于，主辐射单元的过孔、第一谐振结构的过孔和金属反射板的过孔均为4个。
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