一种微基站天线制造技术

本发明专利技术公布了一种微基站天线，包括微带贴片以及给所述微带贴片馈电的馈电网络，所述至少两个微带贴片以阵元共轴或共面排列的方式形成贴片阵列；每一微带贴片的两条对称线的末端分别开设一个箭头形槽。本发明专利技术的微基站天线是一种定向性、宽带宽、高XPD、高增益、高效率、高隔离度、高前后比，以及小型化、低剖面、易安装、低成本、易生产的微基站天线，并为超宽带、高增益微带阵列天线的设计和改进提供有益的参考方法。

A micro base station antenna

The invention discloses a micro base station antenna, including microstrip patch and the microstrip feed feed network, wherein at least two microstrip patch array with coaxial or coplanar alignment to form patch array; the end of the two line of each patch were equipped with an arrow shaped groove. The micro base station antenna of the invention is a directional, wide bandwidth, high XPD, high gain, high efficiency, high isolation, high front ratio, and miniaturization, low profile, easy installation, low cost and easy production of the micro base station antenna, provide useful for design of ultra wideband and high the gain of microstrip array antenna with improved.

【技术实现步骤摘要】
一种微基站天线
本专利技术涉及一种蜂窝移动通信天线设备与技术，特别是涉及一种微基站天线。
技术介绍
宏蜂窝天线增益高、架高高、覆盖区域大、服务用户多，具有较好的性价比。依赖部署于广阔地理区域的众多宏站，整个国土范围已实现信号连续覆盖。然而，宏蜂窝难以做到局部精确覆盖和高速数据传输。前者只能靠小或微基站来补盲或增强覆盖，后者将在5GmMIMO时代得以解决。再者，宏基站尺寸大、选址困难、成本较高。相比之下，微基站（SmallCell）则有尺寸小、剖面低、易安装、隐蔽性强、低成本等优势，特别适合用户密集的局域高速数据业务。这类微站天线普遍具有中等增益（8-14dBi）、宽波束（水平波宽65o、90o或以上）、双极化（±45°或H/V）、MIMO化等特点，以覆盖较大区域、服务较多用户，从而获得良好覆盖效果和较佳经济性。另外，还具备小尺寸、低剖面、低成本、易量产等优点。由于低剖面、平面化的要求，常规交叉振子方案并不适合微基站。目前，微基站天线的主流类型为微带天线及其变种，如PIFA天线。众所周知，微带天线具有低剖面、平面化、适合频率宽、易与电路集成、低成本、高精度等优势，是20世纪专利技术的重要天线类型，已在移动通信、卫星导航、雷达遥感、航空航天等领域获得了广泛应用。然而，微带天线存在带宽较窄、增益偏低、交叉极化比（XPD，CrossPolarizationRatio）较差的缺点。然而，上述问题的解决将变得极具挑战性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供一种微基站天线，解决现有微带天线存在带宽较窄、增益偏低、交叉极化比（XPD，CrossPolarizationRatio）较差的缺点。本专利技术采用以下技术方案：一种微基站天线，包括微带贴片以及给所述微带贴片馈电的馈电网络，所述至少两个微带贴片以阵元共轴或共面排列的方式形成贴片阵列；每一微带贴片的两条对称线的末端分别开设一个箭头形槽。所述微带贴片为金属薄片；所述箭头形槽为带弧尾的箭头形槽，槽沿两条对称线方向设置，箭头的头朝外、弧尾在内部。所述微带贴片几何形状为圆对称；所述两条对称线为所述圆对称图形的对角线，所述箭头形槽分别设置于四角处；箭头长（0.05~0.09）×λC，其中λC为中心波长；箭头头部张角为90°，头部直角边长为（0.035~0.085）×λC，头部底边的弧形边长角度为90°；其弧形尾部（弧尾）弧度为0~90°。馈电网络的每路极化均为N级的两路功分，其中N≥1；贴片阵列采用双侧对称单馈点；所述馈电网络对应包括两路极化微带馈电支路；相邻贴片的同极化馈点对称分布于贴片中心线或对角线两侧；两微带馈电支路的长度相差半个导波波长。各贴片的±45°对角线或水平/垂直中心线上设置四个馈电点作为两路极化的馈电点，一路极化的馈电点位于+45°对角线或水平中心线上，关于贴片中心对称，用作+45°极化或H极化的馈电点；另一路极化的馈电点位于-45°对角线或垂直中心线上，关于贴片中心对称，用作-45°极化或V极化的馈电点；各贴片中心开设一固定用的圆孔。每一路馈电的末端有金属焊盘，焊盘上有馈电柱与馈电点连接，实现对阵列的双侧对称单点馈电；馈电网络的两支路相差0.5×λg，其中λg为导播波长；每一路馈电的起始端焊接同轴电缆或接头；贴片的馈电点通过金属探针连接下方的馈电网络中的焊盘。馈电网络包含多节长宽不等的阻抗变换段，其中首节阻抗变换段连接馈电电缆或接头，末节阻抗变换段的焊盘连接馈电探针；网络走线方向与阵列平行或正交；馈点处两极化馈线的最短距离不小于0.08×λC，其中λC为中心波长。所述首节阻抗变换段及其连接阻抗变换段长度为（1/4）λc，其中λC为中心波长；末端阻抗变换段长度大于（1/4）λc。所述馈电网络是印刷于介质基板正面的微带馈电网络；介质基板背面为覆铜层；所述贴片阵列位于介质基板正面的上方；介质基板背面进一步放置一块金属板，所述金属板作为地板，支撑所述介质基板并增强辐射；介质层背面的覆铜层紧靠所述金属底板放置。进一步地，微带贴片距离地板高度Hg取值范围为：0.01~0.15×λc，其中λC为中心波长。本专利技术的有益效果：通过采取下列措施：1）两微带贴片共轴组阵，并采用对称排列的单馈点馈电；2）贴片四角开弧尾箭头形槽，提供一种定向性、宽带宽、高XPD、高增益、高效率、高隔离度、高前后比，以及小型化、低剖面、易安装、低成本、易生产的微基站天线，并为超宽带、高增益微带阵列天线的设计和改进提供有益的参考方法。通过上述措施，两元微带阵列实现了LTE1800频段工作（1.84~2.06GHz,BW=220MHz,11.28%,|VSWR≤2.0），隔离度大于25dB；增益G最高达到11.88dBi,水平/垂直面波宽为58~67°、34~44°，主瓣交叉极化XPD≤-19dB（≤-6dB@±60o），前后比FTBR大于23.5dB，效率大于85%。同时，天线尺寸较小（长1.245×λC，宽0.655×λC；λC为中心频率波长）、剖面超低（高度小于0.044×λC）。附图说明图1为本专利技术实施例的微基站天线无地板的模型俯视图。图2为本专利技术实施例的微基站天线的馈电网络俯视图。图3为本专利技术实施例的微基站天线完整模型的俯视图。图4为本专利技术实施例的微基站天线完整模型的右或左视图。图5为本专利技术实施例的贴片组成的二元阵列模型的俯视图。图6为本专利技术实施例的方形贴片模型的俯视图。图7为本专利技术实施例的微基站天线的输入阻抗Zin曲线。其中，横轴（X轴）是频率f，单位为GHz；纵轴（Y轴）是阻抗Zin，单位为Ω；光滑线为+45°极化，点线为-45°极化；实线表示实部Rin，虚线表示虚部Xin。图8为本专利技术实施例的微基站天线的S系数|Sij|曲线。其中，横轴（X轴）是频率f，单位为GHz；纵轴（Y轴）是Sij的幅度|Sij|，单位为dB；光滑线为+45°极化，点线为-45°极化；实线表示反射系数|S11|/|S22|，虚线表示隔离度|S21|/|S12|。由图知，带内阻抗匹配较好，反射系数较低（1.84~2.06GHz,BW=220MHz,11.28%,|S11|≤-10dB），两端口的隔离度好（|S21|≤-25dB）。图9为本专利技术实施例的微基站天线的驻波VSWR曲线。其中，横轴（X轴）是频率f，单位为GHz；纵轴（Y轴）是VSWR；光滑线为+45°极化，点线为-45°极化。由图知，带内阻抗匹配较好，驻波较低（1.84~2.06GHz,BW=220MHz,11.28%,VSWR≤2.0）。图10为本专利技术实施例的微基站天线在fL=1.84GHz的E面归一化增益方向图。其中，横轴（X轴）是频率f，单位为GHz；纵轴（Y轴）是相对增益Gr，单位为dBi；光滑线为+45°极化，点线为-45°极化；实线表示主极化，虚线表示交叉极化。图11为本专利技术实施例的微基站天线在fL=1.84GHz的H面归一化增益方向图。其中，横轴（X轴）是频率f，单位为GHz；纵轴（Y轴）是相对增益Gr，单位为dBi；光滑线为+45°极化，点线为-45°极化；实线表示主极化，虚线表示交叉极化。由图知，在主瓣方向（Theta=0°）和偏离主瓣方向（Theta=±60°），天线均具有较好的交叉极化比（XPD≤-19dB/-11dB@Theta本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微基站天线，包括微带贴片以及给所述微带贴片馈电的馈电网络，其特征在于，所述至少两个微带贴片以阵元共轴或共面排列的方式形成贴片阵列；每一微带贴片的两条对称线的末端分别开设一个箭头形槽。

【技术特征摘要】
1.一种微基站天线，包括微带贴片以及给所述微带贴片馈电的馈电网络，其特征在于，所述至少两个微带贴片以阵元共轴或共面排列的方式形成贴片阵列；每一微带贴片的两条对称线的末端分别开设一个箭头形槽。2.如权利要求1所述微基站天线，其特征在于，所述微带贴片为金属薄片；所述箭头形槽为带弧尾的箭头形槽，槽沿两条对称线方向设置，箭头的头朝外、弧尾在内部。3.如权利要求1所述微基站天线，其特征在于，所述微带贴片几何形状为圆对称；所述两条对称线为所述圆对称图形的对角线，所述箭头形槽分别设置于四角处；箭头长（0.05~0.09）×λC，其中λC为中心波长；箭头头部张角为90°，头部直角边长为（0.035~0.085）×λC，头部底边的弧形边长角度为90°；其弧尾的弧度为0~90°。4.如权利要求1所述微基站天线，其特征在于，馈电网络的每路极化均为N级的两路功分，其中N≥1；贴片阵列采用双侧对称单馈点；所述馈电网络对应包括两路极化微带馈电支路；相邻贴片的同极化馈点对称分布于贴片中心线或对角线两侧；两微带馈电支路的长度相差半个导波波长。5.如权利要求4所述微基站天线，其特征在于，各贴片的±45°对角线或水平/垂直中心线上设置四个馈电点作为两路极化的馈电点，一路极化的馈电点位于+45°对角线或水平中心线上，关于贴片中心对称，用作+45°极化或H极化的馈电点；另一路极化的馈电点位于-45°对角线或垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，任军飞，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