一种微基站天线制造技术

本实用新型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。本实用新型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。

【技术实现步骤摘要】
一种微基站天线
本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为本技术实施例的微基站天线无地板的模型俯视图。图2为本技术实施例的微基站天线的馈电网络俯视图。图3为本技术实施例的微基站天线完整模型的俯视图。图4为本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为本技术实施例的方形贴片模型的俯视图。图7为本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°），天线均具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【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：新型
国别省市：广东,44