低剖面双频超宽带天线制造技术

本发明专利技术提供一种低剖面双频超宽带天线，其包括至少一个双频超宽带振子单元，该双频超宽带振子单元包括印制在介质基板上的一对正交设置的超宽带振子，每个超宽带振子的两臂为胖块状；该超宽带振子两臂末端沿两侧边缘开设有弧形槽，并在超宽带振子末端沿着振子臂外边缘加载一段弧形枝节，中心交叉处设有馈电点连接同轴电缆或巴仑。本发明专利技术通过采用厚的高介电常数介质基板，振子表面开槽和末端加载开路枝节的方式，为移动通信微基站提供一种双频超宽带(全频段)、低剖面、小尺寸、MIMO化、高隔离度、高增益的低剖面双频超宽带天线。该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规宽带Small cell天线的优选方案，而且对于常规宽带交叉振子天线的设计和改进也是适用和有效的。

Low profile dual frequency ultra wideband antenna

The invention provides a low profile dual band ultra wideband antenna, which comprises at least one dual band ultra wideband oscillator unit, the dual band ultra wideband oscillator unit includes a printed ultra wideband oscillator on a dielectric substrate in the orthogonal set, each ultra wideband oscillator for the massive fat arms; ultra wideband oscillator at the end of arms opened with arc groove along the edges of both sides, and in the ultra wideband oscillator ends along the vibrator arm outer edge loading a curved side, the center of the cross is arranged at the feed point connected to a coaxial cable or balun. The invention adopts a thick high dielectric constant substrate, vibration slot sub surface and end loading openstub way, provides a dual band ultra wideband mobile communication micro base station (band), low profile dual band low profile, small size, MIMO, high isolation, high gain ultra wideband antenna. The method also has new ideas, clear principle, universal method, simple, low cost, suitable for mass production, is the preferred scheme to replace the conventional wideband Small cell antenna, and the design and improvement for the conventional wideband cross dipole antenna is applicable and effective.

【技术实现步骤摘要】
低剖面双频超宽带天线
本专利技术涉及一种移动通信天线设备与技术，特别是涉及低剖面双频段超宽带天线及其技术。
技术介绍
目前，移动通信正处于4G大规模商用时代，并开始逐步向5G方向演进。通过新建大量宏基站，移动通信基本实现了广域信号连续覆盖。宏基站增益高、容量大、覆盖区域大、用户数多，但选址难、成本高、数据率低，并且难以覆盖室内和地下等局部热点区域。蜂窝网络靠小区分割来实现频率复用。自然地，为了进一步提高频率复用程度，人们将蜂窝小区再分割成覆盖范围更小的微蜂窝、纳蜂窝、皮蜂窝等，从而显著改善覆盖效果并提高系统容量，这成为解决深度覆盖和高数据率的有效手段。由于应用场景复杂多样，微基站(Smallcell)天线的形态众多，但普遍具有小型化、低剖面、超宽带、双极化和MIMO化的技术特点。天线设计成超宽带和MIMO化后，微基站将具备高容量、高速率和低成本的优势；而天线小型化和低剖面，则可以让站点部署更加隐蔽和容易，尤其是对天线外观高度敏感的室内环境。然而，对于尺寸尤其是纵向高度严格受限的微基站天线来说，要实现全频段超宽带(698～960MHz/1710～2700MHz)将异常困难。常规振子仅覆盖高频或低频段，且距地板约四分之一波长，这使得天线纵向高度很高(约0.25·λL)，无法满足微基站天线低剖面的设计需求。尽管如此，交叉振子超宽带和±45°双极化的突出优点，使它仍是适合微基站天线的优选方案之一，但需要突破剖面过高这一技术瓶颈。本专利技术在现有技术方案上进行了一系列创新，通过采用高介电常数、且厚度较厚的介质基板，振子表面开槽和末端加载开路枝节的方式，实现了现有交叉振子无法全频覆盖、超低剖面(≤0.1·λ)和高交叉极化和高隔离度的特点，满足了微基站天线的技术要求。本专利技术的超宽带振子天线可同时覆盖GSM频段(BW＝262MHz，31.6％)和LTE频段(698～960MHz/1710～2600MHz，VSWR≤2.24，BW＝890MHz，41.3％)，且具有超低剖面(≈0.1·λL，λL为空气中最低工作频率)、±45°双线极化、高交叉极化(XPD>20dB)、高隔离度(|S21|<-40dB)、定向辐射(天线平面外发向)、较高增益(G＝6.1-9.1dBi)和较高的效率(ηA≥78％)。然后，将至少两个该低剖面交叉振子单元彼此靠近放置，构成一个具有较高隔离度的MIMO阵列，是适合小型化微基站的理想天线方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规宽带Smallcell天线的优选方案，而且对于常规宽带交叉振子天线的设计和改进也是适用和有效的。
技术实现思路
本专利技术旨在为移动通信微基站提供一种双频超宽带、低剖面、小尺寸、MIMO化、高隔离度、高增益的低剖面双频超宽带天线。为实现本专利技术目的，提供以下技术方案：本专利技术提供一种低剖面双频超宽带天线，其包括至少一个双频超宽带振子单元，该双频超宽带振子单元包括印制在介质基板上的一对正交设置的超宽带振子，每个超宽带振子的两臂为胖块状，该超宽带振子两臂末端沿两侧边缘开设有弧形槽，在超宽带振子末端沿着振子臂外边缘加载一段弧形枝节，中心交叉处设有馈电点连接同轴电缆或巴仑。本专利技术通过采用厚的高介电常数介质基板，振子表面开槽和末端加载开路枝节的方式，为移动通信微基站提供一种双频超宽带(全频段)、低剖面、小尺寸、MIMO化、高隔离度、高增益的低剖面双频超宽带天线。该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规宽带Smallcell天线的优选方案，而且对于常规宽带交叉振子天线的设计和改进也是适用和有效的。优选的，该弧形槽顶部位于±45°轴线上并朝外凸出，底部沿振子臂边缘延伸至其中下部。优选的，在弧形槽的近中间位置对称加载一对短桩，连接弧形槽的内外壁。优选的，该弧形枝节起始位置设有圆弧段进行短路连接，弧形枝节中间开纵向槽，相邻弧形枝节的末端之间存在间隙。优选的，该弧形枝节的起始端为平行双导体段，中间段宽度较宽且开纵向槽，末端则稍窄并延伸至弧形槽末端位置处断开；在平行双导体段的起始末端用两条同心圆弧段将弧形枝节两臂连接，优选的，该同心圆弧段关于±45°中心轴线对称。优选的，该超宽带振子的两臂沿±45°中心轴线对称，弧形槽关于±45°中心轴线对称，弧形枝节同样关于±45°中心轴线对称。优选的，该弧形槽、短路枝节均与振子边缘走向大致平行，短路枝节与边缘间隔一定的距离；优选的，该介质基板的介电常数为εr＝1～20、损耗角为tanδ、厚度为Td＝0～0.25·λL，λL为最低频率波长。优选的，在该介质基板的一侧设有反射板，优选的，该反射板距介质基板的最短距离小于0.25·λL。优选的，该低剖面双频超宽带天线进一步包括天线罩，该双频超宽带振子单元设置在天线罩内。优选的，该天线罩边角为倒圆角或直角。优选的，该低剖面双频超宽带天线包括两个或两个以上所述双频超宽带振子单元组成MIMO阵列或常规阵列，并置于天线罩内。优选的，该馈电点连接两根50Ω同轴电缆，电缆内外导体分别连接振子的两臂。对比现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术的积极进步效果在于，通过采取下列措施：1)优化宽带振子形状和尺寸；2)优化宽带振子边缘弧形槽；3)优化宽带振子末端短路枝节；4)选取合适的介质基板；5)反射板放置合适位置；6)宽带振子对中心重合、正交排列，构成交叉振子对并中心馈电；7)交叉振子对组MIMO阵，从而使本专利技术低剖面双频超宽带天线获得了较现有技术方案难以实现的技术效果：一、双频超宽带，同时覆盖GSM(0.698-0.96GHz；VSWR≤2.24，BW＝262MHz，31.6％)和LTE频段(1.71-2.60GHz，VSWR≤2.24，BW＝890MHz，41.3％)；二、超低剖面，高度小于0.1·λL；三、±45°或H/V双线极化，高交叉极化比(XPD>20dB)和高隔离度(|S21|<-40dB)；四、定向辐射，增益较高(G＝6.1-9.1dBi)；五、效率较高(ηA≥78％)。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规宽带Smallcell天线的优选方案，而且对于常规宽带交叉振子天线的设计和改进也是适用和有效的。【附图说明】图1为天线模型所采用的直角坐标系定义的示意图。图2为低剖面双频超宽带胖块交叉振子单元模型的俯视图。图3为低剖面双频超宽带交叉振子单元边缘开弧形槽模型的俯视图。图4为低剖面双频超宽带交叉振子单元末端不带同心双圆弧连接段的模型的俯视图。图5为低剖面双频超宽带交叉振子单元辐射体完整模型的俯视图。图6为低剖面双频超宽带交叉振子单元天线不带同轴馈线模型俯视图。图7为低剖面双频超宽带交叉振子单元天线不带同轴馈线模型透视图。图8为低剖面双频超宽带交叉振子单元天线带同轴馈线模型的正视图。图9为低剖面双频超宽带交叉振子单元天线带天线罩的完整模型的正视图。图10为低剖面双频超宽带交叉振子单元的MIMO阵列的俯视图。图11为低剖面双频超宽带交叉振子单元的MIMO阵列的透视图。图12表示低剖面双频超宽带交叉振子单元输入阻抗Zin频率特性曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低剖面双频超宽带天线，其特征在于，其包括至少一个双频超宽带振子单元，该双频超宽带振子单元包括印制在介质基板上的一对正交设置的超宽带振子，每个超宽带振子的两臂为胖块状，该超宽带振子两臂末端沿两侧边缘开设有弧形槽，并在超宽带振子末端沿着振子臂外边缘加载一段弧形枝节，中心交叉处设有馈电点连接同轴电缆或巴仑。

【技术特征摘要】
1.一种低剖面双频超宽带天线，其特征在于，其包括至少一个双频超宽带振子单元，该双频超宽带振子单元包括印制在介质基板上的一对正交设置的超宽带振子，每个超宽带振子的两臂为胖块状，该超宽带振子两臂末端沿两侧边缘开设有弧形槽，并在超宽带振子末端沿着振子臂外边缘加载一段弧形枝节，中心交叉处设有馈电点连接同轴电缆或巴仑。2.如权利要求1所述的低剖面双频超宽带天线，其特征在于，该弧形槽顶部位于±45°轴线上并朝外凸出，底部沿振子臂边缘延伸至其中下部。3.如权利要求2所述的低剖面双频超宽带天线，其特征在于，在弧形槽的近中间位置对称加载一对短桩，连接弧形槽的内外壁。4.如权利要求3所述的低剖面双频超宽带天线，其特征在于，该弧形枝节起始位置设有圆弧段进行短路连接，弧形枝节中间开纵向槽，相邻弧形枝节的末端之间存在间隙。5.如权利要求4所述的低剖面双...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，吴中林，刘木林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44