本发明专利技术涉及一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，属于移动通信基站天线技术领域。该天线阵列包括低频天线阵列、高频天线阵列、多频天线阵列整体所需的反射板Ⅰ、高频天线阵列所需的反射板Ⅱ和塑料支撑柱Ⅰ；低频天线阵列由设置在反射板Ⅰ上的两个宽带金属碗状天线组成，通过对辐射振子臂切角、扩宽和弯折处理，缩小天线的辐射口径；高频天线阵列由六个宽带对称偶极子构成，按照两两一组的原则均匀分布在低频辐射单元内部和两个低频辐射单元之间，同时通过反射板Ⅱ和塑料支撑柱Ⅱ抬升至一定高度，以减小高低频天线阵列之间的耦合；发射板Ⅰ上包含两个缺陷地结构，用于改善低频辐射单元对高频辐射单元的干扰。
【技术实现步骤摘要】
一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列
本专利技术属于移动通信基站天线
，涉及一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列。
技术介绍
随着第五代移动通信系统商用的展开，2G/3G/LTE/5G多制式共存成为现代通信发展的主要特点，再加上5G所需的基站数量大幅提升，通信基站所需的天面资源愈发紧张。另一方面，由于对电磁辐射的恐惧，基站周边居民极力反对抱杆上新增天线，使得新增基站天线难度更加困难。因此，使用多频天线阵列作为基站天线，使得单个天线罩内的多个天线阵列可以工作于多个频段并同时支持多种制式的网络，具有单频天线无可比拟的优势。同时，多频天线阵列的研究方案一般是将低频天线阵列和高频天线阵列通过肩并肩排列或共轴嵌套的方式组成阵列，而共轴嵌套因为拥有更小的横向尺寸，成为多频天线阵列的研究重点和难点。目前，研究多频天线阵列的频段集中在694-960MHz和1710-2690MHz，共轴嵌套的方式为高频辐射单元依次放置在低频天线的内部和两个低频天线之间，低频阵列的间距刚好为高频阵列的两倍。而应用于5G基站地天线所需频段提高至3300-3600MHz和4800-5000MHz，天线阵列的间距显著缩小，使得多频天线阵列难以继续按照上述排列方式进行设计。因此，研究面向5G基站的多频天线阵列具有十分重要的学术意义和工程价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，高低频天线的工作频段分别为670-990MHz和2100-3800MHz，其中低频部分完整覆盖了2G/3G/LTE所需的690-960MHz，高频部分覆盖了LTE的主要工作频段(2320-2370MHz和2575-2635MHz)和5G的部分中频段(3300-3600MHz)。与现有的多频天线阵列相比，该天线提供了一种新的高低频辐射单元共轴嵌套方式，为应用于5G基站的多频天线阵列设计提供了部分参考。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，包括低频天线阵列、高频天线阵列、多频天线阵列整体所需的反射板Ⅰ(3)、高频天线阵列所需的反射板Ⅱ(4)和固定高频天线阵列的塑料支撑柱Ⅰ(5)；所述低频天线阵列由两个低频辐射单元(1)组成，所述高频天线阵列由六个高频辐射单元(2)构成，二者采用共轴嵌套的方式均匀放置在反射板Ⅰ(3)的轴线上，且高频辐射单元(2)按照两两一组的原则分布在低频辐射单元(1)内部和两个低频辐射单元之间，并通过反射板Ⅱ(4)和塑料支撑柱Ⅱ(25)抬升至一定高度；所述反射板Ⅰ(3)用于承载整个天线阵列并改善低频天线阵列的辐射性能。进一步，所述低频天线阵列和高频天线阵列采用共轴嵌套的方式设置在反射板Ⅰ(3)的轴线上，高频辐射单元(2)的间距为其中心频率点3GHz处波长的0.7-0.8倍，低频辐射单元(1)间距是高频辐射单元间距的4倍。进一步，所述高频天线阵列按照两两一组的原则均匀分布在碗状天线内部和两个碗状天线中间，并通过反射板Ⅱ(4)和塑料支撑柱Ⅱ(25)固定在距离反射板Ⅰ(3)75～85mm的高度。进一步，所述低频辐射单元(1)为金属结构的宽带碗状天线，该天线通过采用辐射振子臂11进行切角、扩宽和弯折处理获得，有效缩小辐射口径。进一步，所述高频辐射单元(2)为宽带对称偶极子天线，该天线包含介质基板(21)、分布在介质基板(21)下表面的环形偶极子(22)、分布在介质基板(21)上表面四个角的L形寄生贴片(23)、同轴线与T形微带线相结合的馈电结构(24)和塑料支撑柱Ⅱ(25)；通过采用上述结构，该天线实现了较宽的工作带宽(2100-3800MHz)，并在频带内具有稳定的辐射性能。进一步，所述反射板Ⅰ(3)为U形结构，两侧金属挡板的高度为15～20mm，用于实现低频天线阵列的良好辐射。进一步，所述反射板Ⅰ(3)上包含有两个缺陷地(31)结构，该结构对称分布在低频辐射单元(1)与反射板Ⅰ(3)接触位置的四周，用于减小低频天线阵列对于高频天线阵列性能的影响。进一步，所述反射板Ⅱ(4)为盒状结构，用于抬高高频天线阵列并实现其良好的定向辐射性能，且每个反射板Ⅱ(4)被两个高频辐射单元(2)共用。进一步，所述低频辐射单元(1)、反射板Ⅰ(3)和反射板Ⅱ(4)均采用铜或铝等金属材质加工制作；所述高频辐射单元(2)采用PCB材料加工制作。进一步，所述塑料支撑柱Ⅰ(5)和塑料支撑柱Ⅱ(25)是半径为2mm的塑料圆柱。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术的多频天线阵列的嵌套方式为高频辐射单元按照两两一组的原则均匀分布在碗状天线内部和两个碗状天线中间，相邻的低频辐射单元间距是高频辐射单元间距的4倍；该嵌套方式有效解决了多频天线阵列中高低频单元频率间隔增大所产生的问题。2)本专利技术的多频天线阵列采用两款反射板，其中反射板Ⅰ用于支撑整个多频天线阵列并实现低频天线阵列的良好辐射，反射板Ⅱ用于改善高频天线阵列的方向图稳定性；两款反射板结合的方式可以很好地保证天线整体的辐射性能。3)本专利技术采用的高频辐射单元固定在距离反射板Ⅰ75～85mm的高度，该方式可以显著提升高频天线阵列的方向图稳定性，并改善高低频阵列之间的耦合。4)本专利技术采用的低频辐射单元为超宽频碗状天线，工作频率完整地覆盖了2G/3G/LTE所需的690-960MHz；同时，该天线通过采用辐射振子臂切角、扩宽和弯折的方式有效缩小了辐射口径，天线的整体尺寸仅为140mm×140mm×90mm。5)本专利技术采用的反射板Ⅰ上包含有两个缺陷地结构，该结构对称分布在低频辐射单元与反射板一接触位置的四周，减小低频天线阵列对于高频天线阵列性能的影响。6)本专利技术的多频天线阵列结构紧凑且辐射性能良好，为5G基站天线的设计提供了一种解决方案。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述的面向5G基站的紧凑型多频天线阵列的整体结构图；图2为本专利技术所述的面向5G基站的紧凑型多频天线阵列的俯视图；图3为本专利技术所述的面向5G基站的紧凑型多频天线阵列的侧视图；图4为本专利技术所述的面向5G基站的紧凑型多频天线阵列的低频辐射单元结构图；图5为本专利技术所述的面向5G基站的紧凑型多频天线阵列的二单元高频天线结构图；图6为本专利技术实施例中多频天线阵列的电压驻波比(VSWR)仿真结果；图7为本专利技术实施例中低频天线阵列分别在频点670MHz、830MHz和990MHz的方向图仿真结果。图8为本专利技术实施例中高频天线阵列分别在频点2100MHz、3000MHz和3800MHz的方向图仿真结果。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，其特征在于，包括低频天线阵列、高频天线阵列、反射板Ⅰ(3)、反射板Ⅱ(4)和固定高频天线阵列的塑料支撑柱Ⅰ(5)；所述低频天线阵列由两个低频辐射单元(1)组成，所述高频天线阵列由六个高频辐射单元(2)构成，二者采用共轴嵌套的方式均匀放置在反射板Ⅰ(3)的轴线上，且高频辐射单元(2)按照两两一组的原则分布在低频辐射单元(1)内部和两个低频辐射单元之间，并通过反射板Ⅱ(4)和塑料支撑柱Ⅱ(25)抬升至一定高度；/n所述反射板Ⅰ(3)用于承载整个天线阵列并改善低频天线阵列的辐射性能。/n
【技术特征摘要】
1.一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，其特征在于，包括低频天线阵列、高频天线阵列、反射板Ⅰ(3)、反射板Ⅱ(4)和固定高频天线阵列的塑料支撑柱Ⅰ(5)；所述低频天线阵列由两个低频辐射单元(1)组成，所述高频天线阵列由六个高频辐射单元(2)构成，二者采用共轴嵌套的方式均匀放置在反射板Ⅰ(3)的轴线上，且高频辐射单元(2)按照两两一组的原则分布在低频辐射单元(1)内部和两个低频辐射单元之间，并通过反射板Ⅱ(4)和塑料支撑柱Ⅱ(25)抬升至一定高度；
所述反射板Ⅰ(3)用于承载整个天线阵列并改善低频天线阵列的辐射性能。
2.根据权利要求1所述的一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，其特征在于，所述低频天线阵列和高频天线阵列采用共轴嵌套的方式设置在反射板Ⅰ(3)的轴线上，高频辐射单元(2)的间距为其中心频率点3GHz处波长的0.7-0.8倍，低频辐射单元(1)间距是高频辐射单元间距的4倍。
3.根据权利要求1所述的一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，其特征在于，所述高频天线阵列按照两两一组的原则均匀分布在碗状天线内部和两个碗状天线中间，并通过反射板Ⅱ(4)和塑料支撑柱Ⅱ(25)固定在距离反射板Ⅰ(3)75～85mm的高度。
4.根据权利要求1所述的一种面向5G基站的紧凑型多频天线阵列，其特征在于，所述低频辐射单元(1)为金属结构的宽带碗状天线，该天线通过采用辐射振子臂11进行切角、扩宽和弯折处理获得，有效缩小辐射口径。
5.根据权利要求1所述的一种面向5G基站的紧凑型多...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，祝聪聪，罗伟，苏东，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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