CN206059669U - 基于左手材料的基站天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于左手材料的基站天线，属于无线通信技术领域。本实用新型基于左手材料的基站天线由反射板和介质板构成的基站天线。其中：介质板的一面印刷有T型偶极子辐射单元,T型偶极子辐射单元中间开矩形缝隙；在T型偶极子辐射单元下印刷有两个纵向排列的左手材料阵列；介质板的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线，在L型巴伦馈电微带线的末端位置开有一个金属过孔；介质板垂直放置于金属反射板的上方；馈电小孔位于反射板中部。本实用新型加载左手材料的基站天线具有尺寸小，结构简单，易加工，宽带宽，低损耗和结构稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型设计基于左手材料的基站天线，属于无线通信技术领域。
背景技术
基站天线作为无线通信网络与用户终端的空中接口，在无线通信中起着很关键的作用。目前最为常用的基站天线结构是偶极子天线，偶极子天线是天线家族中一个非常经典的结构，在日常生活中十分常见。标准偶极子天线具有稳定的全向辐射特性，这对于基站天线实现区域覆盖来说是一个很好的选择。同时，只要在偶极子天线周围加上一定的发射板，偶极子就会成为具有定向辐射特性的天线，这在实际工程应用中是很便利的。随着印刷电路板（PCB）工艺和微带天线技术的发展，以贴片（或微带）作为振子的贴片（或微带）偶极子天线以其低剖面、轻量化、小型化、易集成等众多优点得到了广泛研究与应用。
在实际应用中，为了提高基站天线增益，一般采用增大反射板的方法，但是反射板的增大对基站天线整体尺寸小型化是一个很大的挑战。同时为了减少基站端天线数量，能够覆盖多个系统工作频段的宽带天线越来越受到青睐，但是带宽的提高往往需要牺牲复杂度作为前提。近年来，人工电磁材料的提出及研究为实现改善天线性能且不增加天线尺寸和复杂度这一目标提供了新的途径。左手材料作为新型人工电磁材料的一种，目前已经被运用到许多微波、毫米波器件上，其在减小器件尺寸、拓宽工作带宽、改善性能等方面有很好的应用前景。
本实用新型设计的基于左手材料的基站天线，通过在T型贴片偶极子天线上加载左手材料后与原天线相比，提高了方向图的稳定性。
本实用新型内容，经文献检索，未见与本实用新型相同的公开报道。
实用新型内容
本实用新型针对背景技术存在的缺陷，设计出基于左手材料的基站天线。
本实用新型的基于左手材料的基站天线结构, 如图1-3所示，基于左手材料的基站天线，包括：介质板（1），T型偶极子辐射单元（2），矩形缝隙（3），L型巴伦馈电微带线（4），金属过孔（5），左侧左手材料阵列（6、8），右侧左手材料阵列（7、9），长方体金属反射板（10）和馈电口（11）；其中：
a. 介质板（1）的一面印刷有T型偶极子辐射单元（2）, T型偶极子辐射单元中间开的矩形缝隙（3）；在T型偶极子辐射单元（2）左臂下印刷有左侧左手材料阵列（6、8）；在T型偶极子辐射单元（2）右臂下印刷有右侧左手材料阵列（7、9）；
b. 介质板（1）的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线（4），在L型巴伦馈电微带线（4）的末端位置开有一个金属过孔（5）使电流流向T型辐射单元（2），金属过孔（5）的直径大小会影响馈电微带线（4）和T型辐射单元（2）的接触面积；
c. 介质板（1）垂直放置于金属反射板（10）的上方；馈电口（11）是位于反射板（10）中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦微带线（4）下部相连，为天线馈电；
d.左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的改进型开口谐振环而构成的；
e.左侧左手材料阵列（6、8）和右侧左手材料阵列（7、9）排列方式相同，上面两个左手材料单元（6,7）“横向”放置，下面两个左手材料单元 （8,9）“竖向”放置；
f.如上所述的矩形缝隙（3）使T型偶极子辐射单元（2）的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比；缝隙宽度的选取以满足所需带宽要求为准；
g.左右两侧的两个左手材料阵列（6、8）和（7、9）中左手材料单元放置方向互相垂直，以提高天线方向图的稳定性；
h.金属过孔（5）增加了谐振点和工作带宽。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
1、具有小尺寸，易加工，制造成本低；
2、低损耗，结构稳定，高增益；
3、具有较宽的工作带宽，工作频率范围为2GHz-4GHz，覆盖了4G，WLAN和WiMAX频段。
附图说明
图1为本实用新型基于左手材料的基站天线示意图。
图2为本实用新型介质板（1）的正面图。
图3为本实用新型介质板（1）的背面图。
图4为左手材料单元示意图。
图5为本实用新型基于左手材料的基站天线的S11图。
图6(a)与图6(b)分别为本实用新型基于左手材料的基站天线在2GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图7(a)与图7(b)分别为本实用新型基于左手材料的基站天线在2.2GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图8(a)与图8(b)分别为本实用新型基于左手材料的基站天线在2.4GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图9(a)与图9(b)分别为本实用新型基于左手材料的基站天线在2.5GHz的E面与H面的仿真与测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-3所示，基于左手材料的基站天线，包括：介质板（1），T型偶极子辐射单元（2），矩形缝隙（3），L型巴伦馈电微带线（4），金属过孔（5），左侧左手材料阵列（6、8），右侧左手材料阵列（7、9），长方体金属反射板（10）和馈电口（11）；其中：
a. 介质板（1）的一面印刷有T型偶极子辐射单元（2）, T型偶极子辐射单元中间开的矩形缝隙（3）；在T型偶极子辐射单元（2）左臂下印刷有左侧左手材料阵列（6、8）；在T型偶极子辐射单元（2）右臂下印刷有右侧左手材料阵列（7、9）；
b. 介质板（1）的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线（4），在L型巴伦馈电微带线（4）的末端位置开有一个金属过孔（5）使电流流向T型辐射单元（2），金属过孔（5）的直径大小会影响馈电微带线（4）和T型辐射单元（2）的接触面积；
c. 介质板（1）垂直放置于金属反射板（10）的上方；馈电口（11）是位于反射板（10）中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦微带线（4）下部相连，为天线馈电；
d.左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的改进型开口谐振环而构成的；
e.左侧左手材料阵列（6、8）和右侧左手材料阵列（7、9）排列方式相同，上面两个左手材料单元（6,7）“横向”放置，下面两个左手材料单元 （8,9）“竖向”放置；
f.如上所述的矩形缝隙（3）使T型偶极子辐射单元（2）的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比；缝隙宽度的选取以满足所需带宽要求为准；
g.左右两侧的两个左手材料阵列（6、8）和（7、9）中左手材料单元放置方向互相垂直，以提高天线方向图的稳定性；
h.金属过孔（5）增加了谐振点和工作带宽。
在本实施的一个案例中，反射板（1）采用铜板材料，尺寸为120mm*100mm*1.6mm，介质板（2）采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4_epoxy介质材料，尺寸为50mm*1.52mm*40mm；左手材料单元的尺寸为10.95mm*11.85mm；其余尺寸具体值见下表（单位：mm）。
| H1 | H2 | H3 | H4 | D1 | D2 | D3 |
| 8.55 | 3.45 | 1.275 | 1.5 | 11.85 | 1.65 | 1.2 |
本实用新型的基于左手材料的基站天线尺寸小、结构简单、便于实现。相对于为加载左手材料的基站天线来说，具有更宽的工作带宽，更高的增益和更好的方向图稳定性。
上面对本实用新型的较佳实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.基于左手材料的基站天线，包括：介质板（1），T型偶极子辐射单元（2），矩形缝隙（3），L型巴伦馈电微带线（4），金属过孔（5），左侧左手材料阵列（6、8），右侧左手材料阵列（7、9），长方体金属反射板（10）和馈电口（11）；其中：
所述介质板（1）的一面印刷有T型偶极子辐射单元（2）, T型偶极子辐射单元中间开矩形缝隙（3）；在T型偶极子辐射单元（2）左臂下印刷有左侧左手材料阵列（6、8）；在T型偶极子辐射单元（2）右臂下印刷有右侧左手材料阵列（7、9）；
所述介质板（1）的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线（4），在L型巴伦馈电微带线（4）的末端位置开有一个金属过孔（5）；
所述介质板（1）垂直放置于金属反射板（10）的上方；馈电口（11）是位于反射板（10）中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦微带线（4）下部相连，为天线馈电；
所述左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的改进型开口谐振环而构成的。
2.根据权利要求 1 所述的基于左手材料的基站天线，其特征在于：左侧左手材料阵列（6、8）和右侧左手材料阵列（7、9）排列方式相同，上面两个左手材料单元（6,7）“横向”放置，下面两个左手材料单元 （8,9）“竖向”放置。
3.根据权利要求 1 所述的基于左手材料的基站天线，其特征在于：根据需要，在T型偶极子辐射单元（2）上的中间位置开一个矩形缝隙（3），矩形缝隙（3）使T型偶极子辐射单元（2）的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比。
4.根据权利要求 1 所述的基于左手材料的基站天线，其特征在于：在L型巴伦馈电微带线（4）的末端位置开一个金属过孔（5）使得电流可以由流到T形辐射单元（2）。
5.根据权利要求 1 所述的基于左手材料的基站天线，其特征在于：反射板采用铜板材料，尺寸为120mm*100mm*1.6mm；介质板采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4_epoxy介质材料，尺寸为50mm*1.52mm*40mm；左手材料单元的尺寸为10.95mm*11.85mm；H1为8.55，H2为3.45，H3为1.275，H4为1.5，D1为11.85，D2为1.65，D3为1.2。
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| CN112366456A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-12 | 合肥学院 | 一种5g通信用基于人工电磁超材料的超宽带天线 |
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| CN109786972B (zh) * | 2019-01-03 | 2024-03-01 | 云南大学 | 一种平面的环工形左手材料 |
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