一种宽带小型化基站天线及通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带小型化基站天线及通信设备，包括反射板、天线辐射单元及门形枝节，所述天线辐射单元设置在反射板的上方，门形枝节为多个，均匀设置在反射板上，且位于天线辐射单元的周围。本发明专利技术宽带小型化基站天线具有结构新颖，平面结构，制作简单，带宽大，剖面低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带小型化基站天线及通信设备
本专利技术涉及移动通信领域，具体涉及一种宽带小型化基站天线及通信设备。
技术介绍
为满足日益提升的用户需求，移动通信技术也在飞速发展，从第一代模拟通信系统(1G)到发展目前的第五代移动通信系统(5G)。现阶段在中国有2G、3G、LTE(4G)、5G系统，LTE(4G)系统使用2300-2690MHz，而5G系统使用3.3-3.6GHz、4.8-5GHz。由于不同移动系统的使用不同的频段，所以如果一副天线能覆盖多种通信频段，那将可以有效减少基站数量，从而减少基站的建设成本与空间以取得更大的经济效益。目前，存在可以同时覆盖2G、3G、LTE(4G)系统具有45％阻抗带宽的基站天线，较优秀的可以做到60％的阻抗带宽，但是并不具备同时覆盖4G、5G系统的具有近75％阻抗带宽的基站天线。为适应更宽的频带需求，支持2.3-5GHz频段的宽带基站天线具有十分重要的实用价值和市场价值。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种宽带小型化基站天线及通信设备。本专利技术是一种结构简单，剖面较低，能实现74％的阻抗带宽(S11<-15dB)，覆盖2.3-5GHz频段的宽带小型化基站天线。本专利技术采用如下技术方案：一种宽带小型化基站天线，包括反射板、天线辐射单元及门形枝节，所述天线辐射单元设置在反射板的上方，门形枝节为多个，设置在反射板上，且位于天线辐射单元的周围。进一步，所述天线辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂及馈线结构，所述馈线结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一辐射臂及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二辐射臂及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电。进一步，还包括方形环，所述方形环印制在介质基板的上表面，四个辐射臂设置在方形环内。进一步，辐射臂与方形环之间设置V型金属条，所述V型金属条印制在介质基板的上表面。进一步，四个辐射臂结构及尺寸相同，边缘均采用指数曲线渐变结构。进一步，反射板与天线辐射单元的距离为0.2λ0-0.25λ0，其中λ0为该宽带基站天线中心频率3.65GHz在自由空间中所对应波长。进一步，所述第一辐射臂及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二辐射臂及第四辐射臂关于介质基板中心点对称。进一步，所述门形枝节数量为四个，垂直设置在反射板上，且分别位于天线辐射单元四周，门形枝节的竖直中轴线平行于介质基板四边的中垂线。一种通信设备，包括上述的宽带小型化基站天线。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术带宽完全覆盖2300-5000MHz，适用于LTE(4G)、5G移动通信系统。(2)本专利技术通过在反射板上设置四个门形枝节显著增强天线的阻抗匹配，使天线能够在2300-5000MHz整个频段上实现|S11|<-15dB的阻抗匹配。(3)本专利技术设置V形金属条有效调节高频谐振点(4)本专利技术引入耦合方形环，引入了新的谐振模式，产生了低频谐振点，有效拓展了带宽；(5)本专利技术为了改善天线的阻抗性能，交叉偶极子间的间距采用指数曲线渐变结构，有效改善了匹配。(6)本专利技术相较于其他宽带振子类型的基站天线具有剖面较低的优势，仅为20mm(电长度为0.24λ0，λ0为中心频率3.65GHz下的波长)。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的俯视图；图3是本专利技术的左剖视图；图4是本专利技术的阻抗带宽和隔离度；图5是本专利技术在2.3GHz的辐射方向图；图6是本专利技术在3.2GHz的辐射方向图；图7是本专利技术在4.1GHz的辐射方向图；图8是本专利技术在5.0GHz的辐射方向图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1如图1-图3所示，一种宽带小型化基站天线，天线为对称结构。包括反射板2、天线辐射单元1、门形枝节3、同轴线4及绝缘塑料柱5。所述天线辐射单元通过四根绝缘塑料柱固定在反射板的上方，所述四根绝缘塑料柱位于天线辐射单元的四个角上。本实施例中，两者的距离为20mm。反射板与天线辐射单元的距离为为0.2λ0-0.25λ0，其中λ0为该宽带基站天线中心频率3.65GHz在自由空间中所对应波长。所述门形枝节为四个，垂直放置在反射板上且位于天线辐射单元四周，且分别位于天线辐射单元介质基板每个边的中央位置。本实施例中每面门形枝节都位于距离天线辐射单元中心32mm处；本实施例中门形枝节为矩形金属板。门形枝节的高度和离辐射体的距离会影响阻抗匹配以及波束宽度。引入门形枝节的目的是为了改善阻抗匹配。门形枝节的作用要为对辐射体的阻抗加载，可以有效增强阻抗匹配情况。所述天线辐射单元包括第一辐射臂6A、第二辐射臂6B、第三辐射臂6C、第四辐射臂6D、方形环8、介质基板及馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线7A及第二馈线7B。所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电，可以实现25dB的隔离度。所述第一馈线与第二馈线相互垂直，垂直的交点位于介质基板的中心点。所述天线辐射单元由同轴线直接馈电。所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂结构及尺寸均相同，辐射臂的边缘形状按照指数曲线规律变化，所述指数曲线函数为y＝c1ekx+c2。进一步，方形环印制在介质基板的上表面，四个辐射臂设置在方形环内，方形环使得天线在低频位置引入一个新的谐振点从而拓展带宽，方形环的周长为132mm，电长度为1.6λ0，λ0为该宽带基站天线中心频率3.65GHz在自由空间中所对应的波长。方形环的边长以及线宽会影响谐振点的位置及匹配情况。进一步，为了调节阻抗分配，本专利技术引入V型金属条9，V型金属条有四条，均印制在介质基板的上表面，具体位于方形环与辐射臂之间，它的长度会影响最高频的那个谐振点，增加V型金属条的长度可以降低最高频的这个谐振点。所述四条微带线关于介质基板中心对称，所述V型金属条的顶点位于两个辐射臂中间。本实施例中，介质基板及反射板均为方形结构，所述介质基板采用高频板材TaconicTLY，厚度0.508mm，相对介电常数2.2。所述天线辐射单元为平面结构，可实现双极化带宽2300-5000MHz，回波损耗大于15dB。所述天线辐射单元由同轴线直接馈电；所述反射板为平面结构，本实施例中尺寸为100mm×100mm。图4是本实施例的S参数的仿真结果示意图。在2300-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带小型化基站天线，其特征在于，包括反射板、天线辐射单元及门形枝节，所述天线辐射单元设置在反射板的上方，门形枝节为多个，设置在反射板上，且位于天线辐射单元的周围。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽带小型化基站天线，其特征在于，包括反射板、天线辐射单元及门形枝节，所述天线辐射单元设置在反射板的上方，门形枝节为多个，设置在反射板上，且位于天线辐射单元的周围。


2.根据权利要求1所述的宽带小型化基站天线，其特征在于，所述天线辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂及馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一辐射臂及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二辐射臂及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电。


3.根据权利要求2所述的宽带小型化基站天线，其特征在于，还包括方形环，所述方形环印制在介质基板的上表面，四个辐射臂设置在方形环内。


4.根据权利要求3所述的宽带小型化基站天线，其特征在于，辐射臂与方形环之间设置V型金属条，所述V型金属条印制在...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔悦慧，涂珍星，李融林，张海伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44