宽波束高增益天线制造技术

本实用新型专利技术提供一种宽波束高增益天线，其包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括分别印制在两块介质基板上的下垂宽带振子；两个下垂宽带振子交叉设置，该下垂宽带振子的两臂对称设置，该振子的两臂为倒L形片，包括竖直段、竖直段顶端的水平延伸段，水平延伸段末端朝下成弯折段；该振子臂上侧设置寄生单元，该两介质基板的另一面设有微带线，该反射板正面或背面有两路印制馈电网络进行双极化馈电。本实用新型专利技术获得了双极化、水平宽波束和高增益辐射特性，实现简单、低成本。

Wide beam high gain antenna

The utility model provides a wide beam high gain antenna, which includes a pair of crosswise pairs arranged on a plurality of array arrays on a reflector, which includes a vertical wideband oscillator printed on two dielectric substrates, and two drooping broadband oscillators cross set, the two arms of the droop wideband oscillator are arranged symmetrically, The two arms of the oscillator are inverted L - shaped pieces, including the vertical section and the horizontal extension section at the top of the vertical section. The end of the horizontal extension section is bent down into a bending section. The upper side of the oscillator arm is set with a parasitic unit, and the other side of the two medium substrate is provided with a microstrip line. The two channels are fed on the front or back of the reflector. The utility model has the characteristics of dual polarization, horizontal wide beam and high gain radiation, achieving simple and low cost.

【技术实现步骤摘要】
宽波束高增益天线
本技术涉及一种移动通信基站天线设备与技术，特别是涉及宽波束高增益天线及其技术。
技术介绍
随着网络部署密度不断增大，移动通信已基本实现信号广域连续覆盖。然而，受限于工作频带和覆盖区域的限制，宏蜂窝难以满足高数据传输率和大系统容量的需求。相比之下，5.8G频段带宽宽、容量大、传播特性好、天线尺寸小，非常适合用户密集的局域高速数据业务。这类基站天线需要具备较大带宽(4.97-5.85GHz，BW＝16.27％)、高增益和宽(水平)波宽的特点，以覆盖较大区域、服务较多用户，从而获得良好的覆盖效果和较佳的经济性。除此之外，双极化和低剖面、平面化也是重要要求，以实现极化分集MIMO效果和良好用户感受。宽带、低剖面和双极化天线，常用形式有微带贴片和半波振子，后者高度约四分之一波长。当工作于5.8G时，由于波长短，半波振子的剖面高度尚可接受。然而，两者的水平波宽仅60～70°，无法满足90°以上的超宽波宽要求，即使振子下垂也难以满足要求。而其他超宽波束天线，如小焦径比抛物面天线的介质辐射头，又不具备低剖面和超宽带特性，且馈电复杂、体积大。鉴于半波阵子的诸多优点，只需克服波宽较窄的缺点，即可很好地满足应用需要。实现半波阵子波束展宽的常规方法是，振子两臂下垂和减小地板尺寸。然而，上述方法波宽展宽效果有限，仍不能满足整个带内90°以上的波宽要求。
技术实现思路
本技术旨在为通讯领域提供一种宽带宽、高增益、超宽波宽、双极化、高隔离、低剖面、低成本、易生产的小型定向基站天线。本技术通过如下技术方案实现上述目的：通过采用下垂PCB振子设计方案，将PCB振子末端朝下弯折，并且在振子上侧对称设置一对寄生单元，实现了上述设计目标。具体地，本技术提供一种宽波束高增益天线，其包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括分别印制在两块介质基板上的下垂宽带振子，两个下垂宽带振子交叉设置，该下垂宽带振子的两臂对称设置，该振子臂为倒L形片，包括竖直段，连接竖直段上端的水平段，水平段末端朝下成弯折段，该振子臂上侧设置寄生单元，该介质基板另一面设有微带线，该反射板正面或背面有两路印制馈电网络进行馈电。本技术在常规PCB振子的基础上，通过在振子上侧设置寄生单元，实现了单振子在5.8G频段良好匹配(4.80-6.0GHz，BW＝22.22％)，带内波宽为95°～133°，交叉振子波宽85°～110°；组阵后水平波宽80°～114°，最高增益G＝16dBi，剖面高度小于0.26·λc(λc为中心波长)，XPD大于15dB，隔离度优于-25dB，前后比大于17.5dB，SLL低于-10.5dB，达到了设计目标。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，是取代常规宽波束微带贴片天线的优选方案，而且对于常规宽带、高增益振子天线的设计和改进也是适用和有效的。优选的，竖直段与水平段拐角处外侧切斜角，竖直段上部分向内切出一平台。优选的，振子臂的其中一臂的底端开有缺口。优选的，该寄生单元在下垂宽带振子上部顺着振子两臂走向左右对称设置。优选的，该寄生单元是从平台连接至弯折段尾段的细长条，与振子臂之间存有间隙。优选的，该寄生单元是细线框，其下部中间位置处断开，在开口靠近振子臂外侧一端连接另一水平枝节，水平枝节末端朝下弯折，与振子切角边基本平行，然后连接平台。优选的，该介质基板为厚度、介电常数和损耗角分别为T、εr和tanδ的介质基板，介质基板边缘与振子边走向基本平行。优选的，该介质基板从底部两振子臂之间开设向上开槽，延伸至平台附近；或者，该介质基板从顶部两振子臂之间开设向下开槽，延伸至竖直段上部附近。优选的，该微带线以该下垂振子竖直段为地平面，在介质基板另一面顺着其中心线方向设置，其线宽小于地平面宽度，且起始位置稍高于后者，微带线一臂底端向上延伸，微带线上部分稍窄，微带线竖直朝上延伸至振子臂竖直段上部平台处时，先朝振子臂水平段反向水平延伸，至靠近该振子臂竖直段上部分的平台时分出一路向下延伸的垂直支路；而水平延伸段则继续延伸至另一振子臂竖直段上部分的平台处，然后朝下直弯折并延伸一段长度，具体地是朝下顺着振子臂竖直段中心延伸至其中部后断开。优选的，两个交叉设置的下垂宽带振子，以±45°或H/V交叉对称，交叉处的两微带线水平延伸段上下排列，并在两介质基板中心线开互补槽，两槽总深度等于介质基板的高度。该反射板正面或背面有两路印制馈电网络，分别对阵列的两正交极化子阵进行馈电，网络的总输入端连接同轴电缆。优选的，该反射板为金属板，用作地板兼反射板，其上开孔以固定直立的交叉振子对。优选的，该地板两侧边缘设置金属边界。优选的，在地板左右两侧，对称设置一组至少由两种构形的金属薄片组成的复合体，且按周期方式排列于地板两侧边缘。优选的，该多个交叉振子对排列长度顺着阵列延伸的方向。优选的，该多个交叉振子对排成直线阵或平面阵。优选的，在振子阵列外设有天线罩，以保护天线辐射体及其他部件。优选的，该天线罩为ABS、ASA、PC、TP、PVC、玻璃钢等常见介质材料成形的薄壳腔体。本技术的积极进步效果在于，通过采取下列措施：1)优化PCB振子形状和尺寸；2)选择合适的PCB基板参数，如介电常数、损耗角和厚度；3)优化振子微带馈线的几何参数，包括变换段节数及长宽、短路枝节尺寸等；4)优化振子寄生单元位置、形状及尺寸；5)两振子正交时，精调微带线参数；6)优化金属地板尺寸、位置，及边界形状、尺寸和排列方式，获得了较常规方案难以实现的：一、宽频带，完全覆盖5.8G频段(4.86-5.98GHzz，BW＝20.66％)；二、超宽水平波宽、高增益，五单元阵列水平波宽为HPBW＝80°～144°，增益最高达16dBi；三、±45°或H/V双线极化，高交叉极化比(XPD>15dB)、高隔离度(|S21|<-25dB)；四、较高前后比和较低旁瓣电平，FTBR大于17.5dB，SLL低于-10.5dB。五、较低剖面，高度小于0.26·λC。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、加工容易、低成本、适合批量生产等特点，是实现宽波束高增益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为下垂宽带振子单元模型的正视图。图3为带长条形并联枝节的下垂宽带振子单元模型的正视图。图4为带细线框并联枝节的下垂宽带振子单元模型的正视图。图5为带长条形并联枝节的PCB交叉振子单元一模型的正视图。图6为带长条形并联枝节的PCB交叉振子单元二模型的正视图。图7为带长条形并联枝节的微带馈电PCB交叉振子单元一模型的正视图。图8为带长条形并联枝节的微带馈电PCB交叉振子单元二模型的正视图。图9为带长条形并联枝节的两正交组合、微带馈电的PCB振子单元模型的侧视图。图10为带长条形并联枝节的垂直/水平正交、微带馈电的PCB交叉振子置于地板上的模型正视图。图11为带长条形并联枝节的垂直/水平正交、微带馈电的PCB交叉振子置于地板上的模型俯视图。图12为带复合边界方案一的±45°双极化PCB交叉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽波束高增益天线，其特征在于，其包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括印制在两个介质基板上的下垂宽带振子，两个下垂宽带振子交叉设置，该下垂宽带振子的两臂对称设置，该振子臂为倒L形片，包括竖直段，连接竖直段上端的水平段，水平段末端朝下成弯折段，振子臂上侧设置寄生单元，该介质基板另一面设有微带线，该反射板正面或背面有两路印制馈电网络进行馈电。

【技术特征摘要】
1.一种宽波束高增益天线，其特征在于，其包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括印制在两个介质基板上的下垂宽带振子，两个下垂宽带振子交叉设置，该下垂宽带振子的两臂对称设置，该振子臂为倒L形片，包括竖直段，连接竖直段上端的水平段，水平段末端朝下成弯折段，振子臂上侧设置寄生单元，该介质基板另一面设有微带线，该反射板正面或背面有两路印制馈电网络进行馈电。2.如权利要求1所述的宽波束高增益天线，其特征在于，该振子臂的竖直段与水平段拐角处外侧切斜角，竖直段上部分向内切出一平台。3.如权利要求1所述的宽波束高增益天线，其特征在于，该振子臂的其中一臂的底端开有缺口。4.如权利要求1所述的宽波束高增益天线，其特征在于，该寄生单元在下垂宽带振子上部顺着振子两臂走向左右对称设置。5.如权利要求4所述的宽波束高增益天线，其特征在于，该寄生单元是从平台连接至振子末端弯折段尾段的细长条，与振子臂边缘之间存有间隙；或者，该寄生单元是细线框，其下部中间位置处断开，在开口靠近振子臂外侧一端连接另一水平枝节，水平枝节末端朝下弯折，与振子切角边基本平行，然后连接平台。6.如权利要求5所述的宽波束高增益天线，其特征在于，该...

【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：新型
国别省市：广东,44