一种人工介质圆柱透镜5波束天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种人工介质圆柱透镜5波束天线，包含一个外形为圆柱体的超宽频人造介质透镜，以及安装在透镜上的5个相同的独立天线单元；每个天线单元为带有金属地板的偶极子或微带振子。天线的波束增益为18dBi，标称增益为波束增益。每个天线单元频率为1710‑2690MHz，增益>8dBi，驻波比<1.4，隔离度>28dB，三阶互调<‑150dBc。该天线形成5个波束；水平面波束为锐形波束，垂直面波束为赋形扇形宽波束，宽度是传统5波束天线的三倍。本实用新型专利技术提供的人造介质圆柱透镜5波束天线是一种覆盖120°扇区的5波束天线，垂直波瓣宽度为相同增益基站天线的三倍，无需设置下倾角电调机构，同时信干比更高。

An artificial medium cylindrical lens 5 beam antenna

【技术实现步骤摘要】
一种人工介质圆柱透镜5波束天线
本技术涉及一种无线电天线，具体地，涉及一种用于移动通信基站的人工介质圆柱透镜5波束天线。
技术介绍
随着移动通信4G、5G、MIMO、卫星通信、雷达、电子战等无线领域市场的需求迅速扩张，对作为无线出入口的天线也提出了新的技术要求。其中最重要的是天线要能承载超大信息容量，但又不能增加天线数量、站址。近年发展的多波束天线是一种解决方案。传统的多波束天线是用多波束形成网络（BFN）激励辐射单元平面阵列、或用多级巴特勒矩阵等做成。不仅复杂，还由于存在不对称波束、隔离度、网络损耗大等问题，使其难以大规模应用。传统的龙伯球透镜技术具有承载多天线、多波束潜力。但由于它的重量太重及制造工艺极其复杂，长期以来只能作为雷达无源目标探测、机场跑道盲降等8GHz以上频段少量应用，难以进入民用领域。为了减轻龙伯球的重量，研究人员进行了几十年的努力。最近在市场上见到应用于移动通信的龙伯球透镜多波束天线，但过于庞大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于移动通信基站的无线电天线，将它用于基站天线时具有优于现有的电子多波束天线及球形龙伯透镜多波束天线的不同特色。为了达到上述目的，本技术提供了一种人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线包含一个外形为圆柱体的超宽频人工介质透镜，以及安装在透镜上的5个相同的独立天线单元；每个所述的天线单元为带有金属地板的双极化偶极子或微带振子。微带天线一般是由导体薄片粘贴在背面附有金属薄层作为接地板的介质基片上而形成的天线，通常利用微带传输线或同轴探针来馈电，使导体贴片与金属接地板之间激励高频电磁场，并通过贴片四周与金属接地板之间的缝隙向外辐射，金属导体贴片也可以是窄长条形的薄片振子即偶极子，称为微带振子天线。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的透镜，其圆柱体的直径为600±40mm，高度为400±10mm。该人工介质圆柱透镜具有多层同心圆结构，包含n个介电常数不同的同心层，中心圆柱层表示为第1层，围绕中心圆柱层依次向外套叠排列第2至第n层，各同心层被装配成一个多层圆柱体，n个同心层由低介电常数的基材添加高介电常数、低比重的材料制成，n个同心层所含高介电常数、低比重的材料从第1层至第n层逐渐减少。n个同心层介电常数由第1层至第n层逐层降低，具体在2.05-1.05间渐变。低介电常数的基材为密度0.02-0.03g/cm3的轻型发泡介质材料，优选为聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚乙烯等；高介电常数、低比重的材料优选为陶瓷粉、铝银粉、金属丝等。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线，其波束数为5个，与天线单元数相等；波束增益为18dBi，天线的标称增益即为波束增益。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线单元，其每个的频率为1710-2690MHz，增益&gt;8dBi，驻波比&lt;1.4，隔离度&gt;28dB，三阶互调&lt;-150dBc，具备优良的电性能。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线单元，其排列在透镜的圆柱体外围的等高线上，天线单元上沿与透镜圆柱体上沿的距离为20±5mm。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线单元，其最大辐射方向均通过透镜圆柱体的轴线；调整天线单元表面与透镜圆柱面之间距离为40±20mm时可得到最大天线增益。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线，其中间频率波束交叉值设为-10dB，根据其决定天线单元沿人工介质透镜的圆柱体外圆排列的间隔和顺序。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线，其底部设有安装底座，每个天线单元分别连接两根同轴头馈线，5个天线单元共10个同轴头连接在所述的安装底座上。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线，其还设有安装架和天线支架，通过安装架将天线单元与透镜固定，再通过天线支架将天线与抱杆固定。安装架的截面优选为半矩形框状，其顶面和底面平行且与侧壁垂直，顶面设有一个矩形框和一个三角形框，矩形框的一条长边和三角形框的底边重合，三角形的顶点与透镜的圆柱体上表面的圆心固定。安装架顶面矩形框的另一条长边作为侧壁的顶边。安装架的底面与顶面相同。将透镜的圆柱体通过上表面和下表面固定在安装架的顶面和底面之间，天线单元固定在安装架的侧壁与透镜的圆柱体之间。安装架的固定天线单元的侧壁的背面设有向外的天线支架，将整个天线装置安装在需要安装天线处的抱杆上。透镜的圆柱体外设有相适配的扣置的圆筒形介质体外罩，介质体外罩的边缘到安装架侧壁的距离为780±40mm。天线单元外也设有扣置的天线单元外罩，天线单元外罩的外侧面是设有5个连续的相同矩形平面的折面，每个矩形平面之内分别对应的设置一个天线单元，天线单元外罩的内侧面是与透镜的圆柱体适配的覆盖120°的圆柱弧形面，内侧面的两端和外侧面的两端之间分别通过端面连接。天线单元外罩底部设有底盖，底盖上在各天线单元的同轴头馈线处分别设有圆孔，共5组10个圆孔，底盖两端之间的最大距离为770±10mm。上述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其中，所述的天线，其形成5个波束；水平面波束为锐形波束，与传统电子5波束及龙伯球5波束相同；垂直面波束为赋形扇形宽波束，其波束宽度是传统电子5波束天线或龙伯球5波束天线的三倍。本技术提供的人工介质圆柱透镜5波束天线具有以下优点：本技术可以形成5个波束。水平（方位）面波束为锐形波束，这与传统电子5波束及龙伯球5波束相同。而本技术的垂直（俯仰）面波束为赋形扇形宽波束，其波束宽度是传统电子5波束及龙伯球5波束的三倍，这是本技术的核心技术指标。正是本技术的这一特性，在移动通信基站天线领域，本技术不仅无需电调机构，而且与相同增益的传统电调天线相比，在蜂窝服务小区内的大部分用户接收到的信号强度，比电调天线的信号强度平均高10dB左右。这将提高终端用户的信干比，增强抗干扰能力，从而提升系统的吞吐量、提高网速及系统容量、降低掉线率。特别适用于密集用户及大数据业务区。附图说明图1为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的结构示意图。图2为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的安装架示意图。图3为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的天线单元外罩底盖示意图。图4为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的1920MHz实测水平面方向图。图5为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的1920MHz实测垂直面方向图。图6为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的2575MHz实测水平面方向图。图7为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线的2575MHz实测垂直面方向图。图8为本技术的人工介质圆柱透镜5波束天线与相同增益的电下倾电调天线的比较实测图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步地说明。如图1所示，本技术提供的人工介质圆柱透镜5波束天线，包含一个外形为圆柱体的超宽频人工介质透镜1，以及安装在透镜1上的5个相同的独立天线单元2；每个天线单元2为带有金属地板的双极化偶极子或微带振子。微带天线一般是由导体薄片粘贴在背面附有金属薄层作为接地板的介质基片上而形成的天线，通常利用微带传输线或同轴探针来馈电，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的天线包含一个外形为圆柱体的人工介质透镜，以及安装在透镜上的5个相同的独立天线单元；每个所述的天线单元为带有金属地板的双极化偶极子或微带振子。

【技术特征摘要】
1.一种人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的天线包含一个外形为圆柱体的人工介质透镜，以及安装在透镜上的5个相同的独立天线单元；每个所述的天线单元为带有金属地板的双极化偶极子或微带振子。2.如权利要求1所述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的透镜，其圆柱体的直径为600±40mm，高度为400±10mm。3.如权利要求1所述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的天线，其波束数为5个，与天线单元数相等；波束增益为18dBi，天线的标称增益为波束增益。4.如权利要求3所述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的天线单元，其每个的频率为1710-2690MHz，增益&gt;8dBi，驻波比&lt;1.4，隔离度&gt;28dB，三阶互调&lt;-150dBc。5.如权利要求4所述的人工介质圆柱透镜5波束天线，其特征在于，所述的天线单元，其排列在透镜的圆柱体外围的等高线上，天线单元上沿与透镜圆柱体上沿的距离为20±5mm。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：肖良勇，廖康，王建青，任玉文，王亚，
申请(专利权)人：苏州海天新天线科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32