CN114094313A - 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线 - Google Patents

一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线 Download PDF

Info

Publication number
CN114094313A
CN114094313A CN202111506634.0A CN202111506634A CN114094313A CN 114094313 A CN114094313 A CN 114094313A CN 202111506634 A CN202111506634 A CN 202111506634A CN 114094313 A CN114094313 A CN 114094313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
patch
semicircular
parasitic
radiation
radiating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111506634.0A
Other languages
English (en)
Inventor
贾丹
肖培
刘允
何润
法力阿德希尔坦哈
蒋博
莫森哈利利
赵泽康
拉希姆·塔法佐利
杨国栋
韩国栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
University of Surrey
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
University of Surrey
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute, University of Surrey filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN202111506634.0A priority Critical patent/CN114094313A/zh
Publication of CN114094313A publication Critical patent/CN114094313A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，属于天线技术领域。该天线的寄生贴片结构增加了天线孔径，因此可以展宽天线带宽。通过将45°极化的辐射贴片与‑45°极化的地板相邻，实现两个线极化之间的高隔离度，并通过刚性电缆对贴片进行馈电。本发明的金属地板和寄生贴片分别位于天线的底部和顶部，实现定向辐射的同时提高了天线增益。

Description

一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线
技术领域
本发明涉及到天线技术领域，特别涉及一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线。
背景技术
MIMO天线技术是未来5G无线系统的关键要素。MIMO技术显着提高了频谱效率和容量。5G系统同时利用低频带和高频带来有效利用频谱，但是，低频带6GHz以下主要用于MIMO基站。根据5G标准，可用的6GHz以下频段为3.3-3.8GHz和4.4-5GHz。以下是设计MIMO基站天线时面临的困难。
1带宽方面：在某些情况下，MIMO天线需要同时覆盖3.3-5GHz的两个低频带，考虑到加工误差，设计具有51％阻抗带宽的天线非常具有挑战性。
2隔离度：天线阵列间阵元的间距会显着影响互耦。通过将天线单元的间距拉大在5GHz时>λ/2，可以减少互耦，但相对地，因为更早地出现了栅瓣，减小了相控阵整体扫描范围。另一方面，通过在5GHz处允许采用λ/2的布阵间距，能够大大降低低频段的互耦，但无法获得较宽的扫描范围。因此，需要在隔离范围和扫描范围之间进行折中。
3增益：在大带宽上获得稳定的增益非常具有挑战性，应该对天线进行精确建模和优化。总的相控阵增益通常小于理论值，该理论值可以通过增加单个天线元件增益来补偿。
通过上述分析可知，基站天线在4.4GHz-5GHz频带内要实现VSWR小于1.5的难度很大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线。该天线具有超宽带和双斜极化的优点。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，包括从上至下依次层叠的寄生贴片层和辐射层；
所述寄生贴片层均包括第一介质基板5，所述第一介质基板的上表面设有对置的第一寄生贴片7和第二寄生贴片6；
所述辐射层包括第二介质基板8；所述第二介质基板的上表面设有第一辐射贴片10和第二辐射贴片9，下表面设有第三辐射贴片14和第四辐射贴片15；所述第一辐射贴片的形状为第一寄生贴片在第二介质基板上表面的投影；第三辐射贴片的形状为第二寄生贴片在第二介质基板下表面的投影；
所述第一寄生贴片、第一辐射贴片和第四辐射贴片均为第一贴片组，所述第一贴片组包括梯形贴片4和第一半圆形贴片3，第一半圆形贴片直径边与梯形贴片的下底紧贴；所述第二寄生贴片、第二辐射贴片和第三辐射贴片均为第二贴片组，所述第二贴片组包括三角形贴片2和第二半圆形贴片1，第二半圆形贴片直径边与三角形贴片其中一边紧贴；
第一寄生贴片的第一半圆形贴片和第二寄生贴片的第二半圆形贴片中心对称，且两者的直径边平行；第二辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第一辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；第三辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第四辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；
所述辐射层下方四分之一波长的位置处设有金属地板18；所述第二辐射贴片的三角形贴片连接第一同轴馈线的内导体12，第四辐射贴片的的梯形贴片连接第一同轴馈线的外导体17；所述第一辐射贴片的梯形贴片连接第二同轴馈线的内导体13，第三辐射贴片的三角形贴片连接第二同轴馈线的外导体11。
进一步的，所述第一贴片组和第二贴片组均为轴对称图形；第二半圆形贴片直径小于与其紧贴的三角形边长，第一半圆形贴片直径小于与其紧贴的梯形下底。
进一步的，所述第一寄生贴片的梯形贴片和第二寄生贴片的三角形贴片均位于其对应半圆形贴片的内侧。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明为了增加天线的增益，在辐射贴片的顶部增加了一层寄生贴片，优化寄生贴片的位置及其与对应的辐射贴片的距离，提高天线增益。
2、本发明的金属地板位于距辐射层四分之一波长处，从而实现定向辐射。
3、本发明通过将45°极化的辐射贴片与-45°极化的地板相邻，实现两个线极化之间的高隔离度，并通过刚性电缆对贴片进行馈电。
附图说明
图1是本发明实施例中第二贴片组的结构示意图。
图2是本发明实施例中第一贴片组的结构示意图。
图3是本发明实施例中第一介质基板上表面的结构示意图。
图4是本发明实施例中第二介质基板上表面的结构示意图。
图5是本发明实施例中第二介质基板下表面的结构示意图。
图6是本发明实施例的阵列结构示意图。
图7是本发明实施例的S参数仿真示意图。
图中：1、第二半圆形贴片，2、三角形贴片，3、第一半圆形贴片，4、梯形贴片，5、第一介质基板，6、第二寄生贴片，7、第一寄生贴片，8、第二介质基板，9、第二辐射贴片，10、第一辐射贴片，11、第二同轴馈线的外导体，12、第一同轴馈线的内导体，13、第二同轴馈线的内导体，14、第三辐射贴片，15、第四辐射贴片，16、过孔，17、第一同轴馈线的外导体，18、金属地板。
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
参照图1至图6，本实施例一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，包括从上至下依次层叠的寄生贴片层和辐射层；
所述寄生贴片层均包括第一介质基板5，所述第一介质基板的上表面设有对置的第一寄生贴片7和第二寄生贴片6；
所述辐射层包括第二介质基板8；所述第二介质基板的上表面设有第一辐射贴片10和第二辐射贴片9，下表面设有第三辐射贴片14和第四辐射贴片15；所述第一辐射贴片的形状为第一寄生贴片在第二介质基板上表面的投影；第三辐射贴片的形状为第二寄生贴片在第二介质基板下表面的投影；
所述第一寄生贴片、第一辐射贴片和第四辐射贴片均为第一贴片组，所述第一贴片组包括梯形贴片4和第一半圆形贴片3，第一半圆形贴片直径边与梯形贴片的下底紧贴；所述第二寄生贴片、第二辐射贴片和第三辐射贴片均为第二贴片组，所述第二贴片组包括三角形贴片2和第二半圆形贴片1，第二半圆形贴片直径边与三角形贴片其中一边紧贴；
第一寄生贴片的第一半圆形贴片和第二寄生贴片的第二半圆形贴片中心对称，且两者的直径边平行；第二辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第一辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；第三辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第四辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；
所述辐射层下方四分之一波长的位置处设有金属地板18；所述第二辐射贴片的三角形贴片连接第一同轴馈线的内导体12，第四辐射贴片的的梯形贴片连接第一同轴馈线的外导体17；所述第一辐射贴片的梯形贴片连接第二同轴馈线的内导体13，第三辐射贴片的三角形贴片连接第二同轴馈线的外导体11。
进一步的，所述第一贴片组和第二贴片组均为轴对称图形；第二半圆形贴片直径小于与其紧贴的三角形边长，第一半圆形贴片直径小于与其紧贴的梯形下底。
进一步的，所述第一寄生贴片的梯形贴片和第二寄生贴片的三角形贴片均位于其对应半圆形贴片的内侧。第四辐射贴片上设有过孔，第一同轴馈线的内导体从过孔内穿过。第二辐射贴片和第三辐射贴片均设有用于连接同轴馈线的延伸。
第一贴片组和第二贴片组贴片增加了天线孔径，因此可以展宽天线带宽，且天线整体的结构更为紧凑；为了增加天线的增益，在辐射贴片的顶部增加了一层寄生贴片，寄生贴片的尺寸和形状与辐射贴片相同。通过优化寄生贴片的位置及其与辐射贴片的距离，使提高天线增益。
两个寄生贴片相对于辐射贴片成对角线放置，寄生贴片和辐射贴片的顶部对齐。通过将45°极化的辐射贴片与-45°极化的地板相邻，实现两个线极化之间的高隔离度，并通过刚性电缆对贴片进行馈电。
天线结构紧凑，整体尺寸为21mmx 21mm，其中天线的辐射贴片交叉放置，分别被印刷在基板的顶部和底部上。寄生贴片位于辐射贴片的顶部，以增加整体天线增益并补偿损耗。天线S参数曲线仿真结果如图7所示，可以看出天线达到了宽带阻抗匹配的特性。天线的工作频率范围为3.5GHz-6GHz，在4.1GHz-5.9GHz频段内VSWR低于1.5。同样，在4.5-5GHz频段内，极化之间的隔离也优于-25dB。
尽管已经参考本发明的某些实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本公开的范围不应被限定为限于前述实施例，而应由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，包括从上至下依次层叠的寄生贴片层和辐射层；其特征在于，
所述寄生贴片层均包括第一介质基板(5)，所述第一介质基板的上表面设有对置的第一寄生贴片(7)和第二寄生贴片(6)；
所述辐射层包括第二介质基板(8)；所述第二介质基板的上表面设有第一辐射贴片(10)和第二辐射贴片(9)，下表面设有第三辐射贴片(14)和第四辐射贴片(15)；所述第一辐射贴片的形状为第一寄生贴片在第二介质基板上表面的投影；第三辐射贴片的形状为第二寄生贴片在第二介质基板下表面的投影；
所述第一寄生贴片、第一辐射贴片和第四辐射贴片均为第一贴片组，所述第一贴片组包括梯形贴片(4)和第一半圆形贴片(3)，第一半圆形贴片直径边与梯形贴片的下底紧贴；所述第二寄生贴片、第二辐射贴片和第三辐射贴片均为第二贴片组，所述第二贴片组包括三角形贴片(2)和第二半圆形贴片(1)，第二半圆形贴片直径边与三角形贴片其中一边紧贴；
第一寄生贴片的第一半圆形贴片和第二寄生贴片的第二半圆形贴片中心对称，且两者的直径边平行；第二辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第一辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；第三辐射贴片的第二半圆形贴片直径边与第四辐射贴片的第一半圆形贴片直径边垂直；
所述辐射层下方四分之一波长的位置处设有金属地板(18)；所述第二辐射贴片的三角形贴片连接第一同轴馈线的内导体(12)，第四辐射贴片的的梯形贴片连接第一同轴馈线的外导体(17)；所述第一辐射贴片的梯形贴片连接第二同轴馈线的内导体(13)，第三辐射贴片的三角形贴片连接第二同轴馈线的外导体(11)。
2.根据权利要求1所述的一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，其特征在于，所述第一贴片组和第二贴片组均为轴对称图形；第二半圆形贴片直径小于与其紧贴的三角形边长，第一半圆形贴片直径小于与其紧贴的梯形下底。
3.根据权利要求2所述的一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线，其特征在于，所述第一寄生贴片的梯形贴片和第二寄生贴片的三角形贴片均位于其对应半圆形贴片的内侧。
CN202111506634.0A 2021-12-10 2021-12-10 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线 Pending CN114094313A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111506634.0A CN114094313A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111506634.0A CN114094313A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114094313A true CN114094313A (zh) 2022-02-25

Family

ID=80307002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111506634.0A Pending CN114094313A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114094313A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115954649A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 微网优联科技(成都)有限公司 一种多谐振点宽带±45°双极化天线

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115954649A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 微网优联科技(成都)有限公司 一种多谐振点宽带±45°双极化天线
CN115954649B (zh) * 2023-03-10 2023-05-16 微网优联科技(成都)有限公司 一种多谐振点宽带±45°双极化天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108336491B (zh) 基于微带巴伦馈电的双频双极化叠层贴片天线及其设计方法
US7099686B2 (en) Microstrip patch antenna having high gain and wideband
CN109599657B (zh) 一种基于天线阵与功分馈电网络一体化集成设计的面向5g基站天线阵列的设计方法
Olawoye et al. A high gain microstrip patch antenna with slotted ground plane for sub-6 GHz 5G communications
CN111755825B (zh) 一种基于堆叠贴片式匹配层的宽带宽角扫描相控阵天线
US20220407231A1 (en) Wideband electromagnetically coupled microstrip patch antenna for 60 ghz millimeter wave phased array
CN114512827B (zh) 一种超宽带斜45度极化紧耦合阵列天线
CN111883910B (zh) 一种双极化低剖面磁电偶极子天线及无线通信设备
CN109830802B (zh) 一种毫米波双极化贴片天线
CN114883785B (zh) 一种薄型双极化超宽带宽角扫描阵列天线
Mahatmanto et al. Rectangular configuration microstrip array antenna for C-band ground station
CN112886234B (zh) 一种基于嵌入式结构的微波毫米波共面共口径天线
CN114094313A (zh) 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线
US11437736B2 (en) Broadband antenna having polarization dependent output
CN216488493U (zh) 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线
CN115939782A (zh) 一种w波段旋转式圆极化磁电偶极子天线阵列
CN112259959B (zh) 低剖面宽带宽扫相控阵天线单元
CN115528427A (zh) 一种毫米波双频双极化叠层贴片天线阵列
CN115224494A (zh) 一种双频双极化共口径天线及天线阵列
CN210668686U (zh) 新型单过孔探针馈电isgw圆极化天线
CN209822870U (zh) 一种新型容性加载宽带紧馈电双极化蝶形振子
CN114243297A (zh) 一种应用于毫米波波束扫描的紧凑的双频双极化天线阵列
CN112615127A (zh) 一种高增益5g毫米波段法布里珀罗阵列天线
TWI464962B (zh) 複合式多天線系統及其無線通訊裝置
Xu et al. Dual-polarized end-fire mm-wave mobile terminal antennas for 5G and beyond: An overview

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination