CN213936537U - 一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵，包括反射板、金属筒、低频天线及高频天线，所述低频天线及高频天线均垂直设置于反射板的上方，所述高频天线为四个，设置在低频天线的周围，且关于低频天线的中心轴线对称，金属筒设置在反射板上。该宽带基站天线阵能使工作在不同频段的基站天线共用一个天线辐射口径，消除互相间的干扰，实现了工作频段在690‑960MHz和1700‑2700MHz两种基站天线的融合。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信领域，具体涉及一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，新频段的开发利用尤其重要，基站天线作为移动通信系统的重要组成部分，是手机等移动终端与基站直接通信的门户，也是无线通信系统实现频率复用、分集接收等技术的重要载体。现阶段在中国就有GSM、2G、3G、LTE(4G)系统，GSM900系统使用的是890-960MHz，CDMA800系统使用的是825-880MHz，2G系统使用1710-1550MHz，3G系统使用频段1550-2170MHz，LTE(4G)系统使用2300-2640MHz，中国的无线通信系统目前已覆盖825–960MHz和1710-2640MHz频段。随着移动通信技术的发展，不同移动系统的使用占用不同的频段，在一个天线上难以实现从890-2640MHz的带宽，基站天线的部署工作将成为一个难点，若两种不同频段的基站天线在相距较近的情况下，仍然能够正常工作不受彼此的影响，将会增大空间利用，增加经济收益，存在更大的价值。因此，新设计安装的阵列天线同时覆盖690-960MHz和1710-2640MHz同时支持不同的移动通信系统，以取得更大的经济效益。
目前，宽带基站天线一般可以覆盖2G、3G、LTE(4G)系统的带宽，并不具备覆盖GSM系统的带宽，若一副天线可以工作于多个通信系统，从而可以减少天线的数目，实现通信设备的小型化，也为基站天线的部署带来了便利。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵。
本实用新型是一种由两种不同的天线阵子构成的阵，其辐射增益高，且方向图稳定的基站天线阵，该宽带基站天线阵能使工作在不同频段的基站天线共用一个天线辐射口径，消除互相间的干扰，实现了工作频段在690-960MHz和1700-2700MHz两种基站天线的融合。
本实用新型采用如下技术方案：
一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵，包括反射板、金属筒、低频天线及高频天线，所述低频天线及高频天线均垂直设置于反射板的上方，所述高频天线为四个，设置在低频天线的周围，且关于低频天线的中心轴线对称，金属筒设置在反射板上。
进一步，所述低频天线包括低频介质基板，所述低频介质基板包括呈十字交叉的第一低频介质基板及第二低频介质基板，第一低频介质基板的正面及第二低频介质基板的正面分别印制第一低频辐射振子及第二低频辐射振子，第一低频介质基板的背面及第二低频介质基板的背面分别设置第一低频馈线及第二低频馈线，第一低频辐射振子为+45度极化振子，由第一低频馈线馈电，第二低频辐射振子为-45度极化振子，由第二低频馈线馈电，每个低频辐射振子包括两个振子臂，每个振子臂被两个间隔距离的金属圆截断，在金属圆对应的低频介质基板背面位置印制扼流环结构。
进一步，所述扼流环结构包括两个相对设置的弧形金属片，两个弧形金属片通过金属条连通。
进一步，四个高频天线的结构尺寸相同，均包括高频介质基板及高频馈线，所述高频介质基板的正面设置高频辐射振子，背面设置高频馈线，所述高频介质基板包括呈十字交叉的第一高频介质基板及第二高频介质基板，所述高频馈线包括第一高频馈线及第二高频馈线，所述第一高频辐射振子为+45度极化振子，由第一高频馈线馈电，所述第二高频辐射振子为-45度极化振子，由第二高频馈线馈电。
进一步，所述金属筒的直径为150mm,高度为25mm。
进一步，所述反射板与低频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率0.83GHz在自由空间中所对应波长。
进一步，所述反射板与高频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.20GHz在自由空间中所对应波长。
进一步，高频天线及低频天线均为直立设置。
进一步，低频天线距离每个高频天线单元的纵向距离均为57.5mm,横向距离为62.5mm。
进一步，高频介质基板的高度小于低频介质基板。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型带宽完全覆盖690-960MHz和1700-2700MHz，不仅适用于2G/3G/LTE(4G)系统还适用于GSM系统；
(2)本实用新型采用的低频扼流技术特征，解决了天线阵列之间的耦合问题；
(3)本实用新型辐射体结构新颖，方向图稳定，增益高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的正视图；
图3是本实用新型的高频天线示意图；
图4是本实用新型的低频天线示意图；
图5(a)是本实用新型实施例的低频反射系数；
图5(b)是本实用新型实施例的高频反射系数。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1-图4所示，一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵，包括一个工作频段在690-960MHz的低频天线1、四个工作频段在1700-2700MHz的高频天线2、反射板3及金属筒4，天线阵的高频天线在低频天线四周，且关于低频天线中心对称，分为两列，每列两个，高频天线与低频天线中心轴线横向距离为62.5mm，纵向距离为57.5mm，所述高频天线及低频天线均由介质基板支撑在反射板上，均由巴伦馈线馈电，所述金属筒直立在反射板的上方，位于高频天线的外围，并关于低频天线的中心对称。
所述低频天线包括低频介质基板，所述低频介质基板包括呈十字交叉的第一低频介质基板8A及第二低频介质基板8B，第一低频介质基板的正面及第二低频介质基板的正面分别印制第一低频辐射振子1A及第二低频辐射振子1B，第一低频介质基板的背面及第二低频介质基板的背面分别设置第一低频馈线6A及第二低频馈线6B，第一低频辐射振子为+45度极化振子，由第一低频馈线馈电，第二低频辐射振子为-45度极化振子，由第二低频馈线馈电,每个低频辐射振子臂被两个间隔距离的金属圆截断，在金属圆对应的低频介质基板背面位置印制扼流环结构。
也就是说第一低频辐射振子及第二低频辐射振子分别设置四个扼流环结构，每个辐射振子上的四个扼流环结构，关于低频天线的轴线对称，该天线阵适用于大规模MIMO组阵。
低频辐射振子包括两个振子臂，每个振子臂均被两个金属圆截断，在截断位置的低频介质基板正背面印制扼流环结构。所述第一低频辐射振子及第二低频辐射振子结构及尺寸均完全相同。
所述扼流环结构包括两个相对设置的弧形金属片5A、5B，两个弧形金属片通过金属条连通，所述两个扼流环的间距约为0.25λL，该结构具有滤波功能，使得低频振子上的高频耦合电流大大减小。
所述四个高频天线的结构尺寸相同，均包括高频介质基板及高频馈线，所述高频介质基板的正面设置高频辐射振子，背面设置高频馈线，所述高频介质基板包括呈十字交叉的第一高频介质基板10A及第二高频介质基板10B，所述高频馈线包括第一高频馈线7A及第二高频馈线7B，所述第一高频辐射振子2A为+45度极化振子，由第一高频馈线馈电，所述第二高频辐射振子2B为-45度极化振子，由第二高频馈线馈电。
高频介质基板的高度小于低频介质基板。高频介质基板及低频介质基板均为T字形板，两个T字形板中轴线位置进行进行十字交叉，左右两个部分关于中轴线对称
所述低频天线为直立结构，可实现双极化带宽690-960MHz，回波损耗大于15dB。
所述第一低频馈线及第二低频馈线相互垂直，交于低频介质基板的中心轴线。
所述高频天线为直立结构，可实现双极化带宽1700-2700MHz，回波损耗大于15dB。
所述金属筒的直径最大为150mm，高度为25mm。
所述反射板与低频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率0.83GHz在自由空间中所对应波长。
所述反射板与高频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.20GHz在自由空间中所对应波长。
所述低频天线的介质基板采用高频板材R04350B，厚度1.52mm，相对介电常数3.48。
所述高频天线的介质基板采用高频板材R04350B，厚度0.76mm，相对介电常数3.48。
如图5(a)及图5(b)所示，通过低频反射系数及高频反射系数，低频都可以正常工作。
本直立阵子宽带双频融合的基站天线阵具有结构新颖，带宽大，隔离度高，辐射方向图稳定，增益高等特点。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于直立振子的宽带双频融合天线阵，其特征在于，包括反射板、金属筒、低频天线及高频天线，所述低频天线及高频天线均垂直设置于反射板的上方，所述高频天线为四个，设置在低频天线的周围，且关于低频天线的中心轴线对称，金属筒设置在反射板上。
2.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，所述低频天线包括低频介质基板，所述低频介质基板包括呈十字交叉的第一低频介质基板及第二低频介质基板，第一低频介质基板的正面及第二低频介质基板的正面分别印制第一低频辐射振子及第二低频辐射振子，第一低频介质基板的背面及第二低频介质基板的背面分别设置第一低频馈线及第二低频馈线，第一低频辐射振子为+45度极化振子，由第一低频馈线馈电，第二低频辐射振子为-45度极化振子，由第二低频馈线馈电，每个低频辐射振子包括两个振子臂，每个振子臂被两个间隔距离的金属圆截断，在金属圆对应的低频介质基板背面位置印制扼流环结构。
3.根据权利要求2所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，所述扼流环结构包括两个相对设置的弧形金属片，两个弧形金属片通过金属条连通。
4.根据权利要求2所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，四个高频天线的结构尺寸相同，均包括高频介质基板及高频馈线，所述高频介质基板的正面设置高频辐射振子，背面设置高频馈线，所述高频介质基板包括呈十字交叉的第一高频介质基板及第二高频介质基板，所述高频馈线包括第一高频馈线及第二高频馈线，所述高频辐射振子包括第一高频辐射振子及第二高频辐射振子，所述第一高频辐射振子为+45度极化振子，由第一高频馈线馈电，所述第二高频辐射振子为-45度极化振子，由第二高频馈线馈电。
5.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，所述金属筒的直径为150mm,高度为25mm。
6.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，所述反射板与低频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率0.83GHz在自由空间中所对应波长。
7.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，所述反射板与高频天线顶端的距离为0.1λL-0.5λL，其中λL为该宽带基站天线中心频率2.20GHz在自由空间中所对应波长。
8.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，高频天线及低频天线均为直立设置。
9.根据权利要求1所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，低频天线距离每个高频天线单元的纵向距离均为57.5mm,横向距离为62.5mm。
10.根据权利要求4所述的宽带双频融合天线阵，其特征在于，高频介质基板的高度小于低频介质基板。
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