CN113471670A - 一种加载天线去耦表面的5g多频宽带双极化基站天线 - Google Patents

一种加载天线去耦表面的5g多频宽带双极化基站天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线。该天线包括：金属反射板、多个金属挡板、多个高频单元、馈电巴伦、低频单元以及天线去耦表面；所述馈电巴伦设置在所述金属反射板的中间位置；所述低频单元设置在所述馈电巴伦上；多个所述金属挡板围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；所述天线去耦表面设置在所述低频单元上方。本发明通过在共口径基站天线上方加载一个去耦表面实现了共口径基站天线之间的互耦抑制，从而提高天线异频之间的隔离度以及稳定了各个频段天线的辐射方向图。

Description

一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种加载天线去耦表面的5G多频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。在发展5G的同时以前的2G/3G/4G基站并不能都取消，在一定时间内会出现2G/3G/4G/5G并存的局面，这就导致了基站站址资源的紧张。如何用一副天线覆盖多个频段成为节约基站站址资源紧张的关键。对于5G频段而言，天线频段跨度较大，传统的宽带基站天线并不能将上述的所有5G频段进行覆盖，而共口径基站天线覆盖的频段范围广，通过在较小的空间内架设多副不同频段的天线实现频段的宽覆盖成为解决基站站址资源紧张的一个有效方案。但是由于在一个狭小的空间里架设了多幅不同频段的天线导致了天线之间的互耦问题非常严重，进而导致天线的辐射性能下降，因此如何抑制天线之间的互耦问题成为共口径基站天线的研究关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，用以提高天线异频之间的隔离度以及稳定各个频段天线的辐射方向图。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，包括：金属反射板、多个金属挡板、多个高频单元、馈电巴伦、低频单元以及天线去耦表面；所述馈电巴伦设置在所述金属反射板的中间位置；所述低频单元设置在所述馈电巴伦上；多个所述金属挡板围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；所述天线去耦表面设置在所述低频单元上方。
进一步地，所述天线去耦表面包括介质基板和金属贴片；多个所述金属贴片印刷在所述介质基板的表面。
进一步地，所述低频单元采用的介质基板为玻璃纤维环氧树脂，厚度为0.8mm。
进一步地，多个所述高频单元之间的距离均为70mm。
进一步地，所述金属反射板为130mm*130mm*1mm的金属铝板。
多个所述高频单元之间的距离为所述低频单元工作在2.35-2.75GHz。
多个所述高频单元之间的距离为所述高频单元工作在3.3-5.5GHz。
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：
本发明提供的一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，包括：金属反射板、多个金属挡板、多个高频单元、馈电巴伦、低频单元以及天线去耦表面；所述馈电巴伦设置在所述金属反射板的中间位置；所述低频单元设置在所述馈电巴伦上；多个所述金属挡板围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；所述天线去耦表面设置在所述低频单元上方。本发明通过在共口径基站天线上方加载一个去耦表面实现了共口径基站天线之间的互耦抑制，从而提高天线异频之间的隔离度以及稳定了各个频段天线的辐射方向图。
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为本发明实施例加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线的主视图；
图2为本发明实施例低频单元与高频单元的排布方式；
图3为本发明实施例天线去耦表面的结构示意图；
图4为有无天线去耦表面时，低频单元的S11对比；
图5为有无天线去耦表面时，在低频处，低频单元与高频单元之间的隔离度；
图6为有无天线去耦表面时，低频单元的增益；
图7为有无天线去耦表面时，高频单元的S11对比；
图8为有无天线去耦表面时，在高频处，低频单元与高频单元之间的隔离度；
图9为有无天线去耦表面时，高频单元的增益。
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加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，用以提高天线异频之间的隔离度以及稳定各个频段天线的辐射方向图。
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。
一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，包括：金属反射板、多个金属挡板、多个高频单元、馈电巴伦、低频单元以及天线去耦表面。
所述天线去耦表面包括介质基板和金属贴片；多个所述金属贴片印刷在所述介质基板的表面。所述低频单元采用的介质基板为玻璃纤维环氧树脂，厚度为0.8mm。所述天线去耦表面设置在所述低频单元上方。
所述馈电巴伦设置在所述金属反射板的中间位置；所述低频单元设置在所述馈电巴伦上；多个所述金属挡板围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元之间的距离均为70mm。所述金属反射板为130mm*130mm*1mm的金属铝板。
多个所述高频单元之间的距离为所述低频单元工作在2.35-2.75GHz。多个所述高频单元之间的距离为所述高频单元工作在3.3-5.5GHz。
具体实施例：
如图1-3所示，一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线包括天线去耦表面(100)、一个低频单元(110)、四个高频单元(120)、金属挡板(150)以及金属反射板(160)。所述的天线去耦表面(100)放置在5G多频宽带双极化基站天线上方50mm的位置，采用的是一块尺寸为130mm*130mm*0.8mm的罗杰斯5880介质基板，并在其表面印刷不同尺寸的正方形金属贴片；所述的低频单元(110)放置在5G多频宽带双极化基站天线的中间位置，采用的介质基板为玻璃纤维环氧树脂(FR4)，厚度为0.8mm，所述的低频单元通过安装在低频辐射单元下方的馈电巴伦(130)进行馈电；所述的四个高频单元(120)等间距的放置在低频单元(110)四周，四个高频单元(120)之间的距离均为70mm；所述的金属挡板(150)为四块尺寸相同的铜片组成，等间距的放置在低频单元(110)的四周，金属挡板(150)的尺寸为30mm*0.8mm*15mm；所述的金属反射板(160)置于天线最下方，为一块130mm*130mm*1mm的金属铝板。
本发明的工作原理是：所述的5G多频宽带双极化基站天线包括两种频段的基站天线单元，分别是工作在2.35-2.75GHz的低频单元(110)以及四个工作在3.3-5.5GHz的高频单元(120)。
所述的低频单元(110)与高频单元(120)共用一个金属反射板(160)，所述的金属反射板(160)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。
所述的金属挡板(150)为四块尺寸相同的铜片，金属挡板(150)放置在距离低频单元(110)25mm处，金属挡板(150)的作用是抑制高低频天线单元之间的互耦并控制低频单元(110)的天线增益及波束宽度。
由于低频单元(110)与高频单元(120)共用一个金属反射板(160)，空间有限。因此两个频段的天线单元之间的距离很近，当两个天线距离很近时，一个天线所辐射的信号会耦合到另外一个天线上，导致天线之间的互耦问题非常严重，严重的互耦会导致天线的辐射方向图出现畸变进而影响天线性能；其中低频的天线单元对高频天线单元的影响最为严重，低频单元(110)向空间辐射电磁波时，不仅会沿着主辐射方向上辐射电磁波还会辐射到高频单元(120)上，进而导致高频单元(120)性能变差；为了解决这一问题，本发明提出了一种在天线上方加载一个天线去耦表面(100)来抑制高低频之间的互耦；天线去耦表面(100)的原理是当低频单元(110)向空间辐射电磁波时，电磁波会首先辐射到天线去耦表面(100)上，天线去耦表面(100)会产生一个与低频单元(110)辐射到高频单元(120)上的电磁波幅度相同相位相反的电磁波，两个电磁波之间相互抵消进而抑制了天线之间的互耦问题；其中通过控制天线去耦表面(100)距离金属反射板(160)的高度来改变电磁波的幅度，通过调节天线去耦表面(100)上的金属贴片的形状及尺寸来调节反射回去的电磁波的相位。
在低频处，5G多频宽带双极化基站天线有无天线去耦表面时，低频单元及高频单元的S11对比如图4及图7所示，实验结果表明加载天线去耦表面时并不能造成天线的S11恶化。有无天线去耦表面时，在低频及高频处，低频单元与高频单元之间的隔离度如图5及图8所示，通过加载天线去耦表面，天线的高低频隔离度得到了很好的抑制，加载天线去耦表面的天线的隔离度降低了5dB以上。有无天线去耦表面时，低频单元及高频单元的增益如图6及图9所示，实验结果表明，加载天线去耦表面对于天线的增益并不能产生很大的影响。
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)

1.一种加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，包括：金属反射板、多个金属挡板、多个高频单元、馈电巴伦、低频单元以及天线去耦表面；所述馈电巴伦设置在所述金属反射板的中间位置；所述低频单元设置在所述馈电巴伦上；多个所述金属挡板围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；多个所述高频单元围绕所述低频单元等间距设置在所述金属反射板上；所述天线去耦表面设置在所述低频单元上方。
2.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，所述天线去耦表面包括介质基板和金属贴片；多个所述金属贴片印刷在所述介质基板的表面。
3.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，所述低频单元采用的介质基板为玻璃纤维环氧树脂，厚度为0.8mm。
4.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，多个所述高频单元之间的距离均为70mm。
5.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，所述金属反射板为130mm*130mm*1mm的金属铝板。
6.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，所述低频单元工作在2.35-2.75GHz。
7.根据权利要求1所述的加载天线去耦表面的5G多频宽带双极化基站天线，其特征在于，所述高频单元工作在3.3-5.5GHz。
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