基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线制造技术

本发明专利技术基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线，该天线由介质基板、分设于介质基板上下表面的上表面金属辐射单元和下表面金属辐射单元、以及金属反射板组成，两面的辐射单元通过金属化通孔连接，上表面金属辐射单元与下表面金属辐射单元均具有两个对称的辐射臂，每个辐射臂上加载有两个耦合枝节。本发明专利技术通过耦合枝节加载的共享偶极子臂的设计，在保证天线有较小尺寸的同时，实现了基站天线单元的宽带化，很大程度上弥补了现有基站天线单元带宽较窄的问题。站天线单元带宽较窄的问题。站天线单元带宽较窄的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线


[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别涉及基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的不断进步，第五代(5G)通信系统也被设计出以满足人们日益增长的日常生活需求。近年来，5G技术引入了新的频段用于基站，例如N78频段(3.3
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3.8 GHz)。同时，覆盖1.7
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2.7 GHz的2G/3G/4G通信系统预计将在相当长的一段时间内保持运行。因此，在基站应用中，2G/3G/4G频段将与5G频段协同工作。这要求天线有着较宽的宽带(1.7
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3.8GHz)，并且需要在工作带宽内保持良好的辐射性能。
[0003]结合目前基站天线应用的需求，同时考虑到已存在的双极化基站天线的带宽较窄、带内辐射性能不稳定的问题，可以看出，双极化天线在宽带化和辐射性能改善上仍有进一步的改进空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提出一种耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线。基于共享偶极子臂的设计，天线实现了较小的尺寸；通过加载部分耦合枝节，天线的带宽大大提升，并且提升了天线在高频处的辐射性能，使天线在工作带宽内保持了良好的辐射性能。
[0005]为实现本专利技术目的，本专利技术提出的基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线，包括：金属反射板、介质基板、分设于介质基板上下表面的上表面金属辐射单元和下表面金属辐射单元、以及用于激励上表面金属辐射单元的第一同轴电缆和用于激励下表面金属辐射单元的第二同轴电缆；所述上表面金属辐射单元与下表面金属辐射单元成十字形排布，所述上表面金属辐射单元具有相互对称的上表面第一辐射臂、上表面第二辐射臂，所述下表面金属辐射单元具有相互对称的下表面第一辐射臂、下表面第二辐射臂，上表面金属辐射单元的辐射臂外端与对应的下表面金属辐射单元的辐射臂外端连接，其特征在于：每个辐射臂上具有两个用于高频辐射的耦合枝节，所述耦合枝节的加载位置及长度使天线在工作频段的高频处产生谐振点。
[0006]在该天线中，通过增设的耦合枝节实现了额外的高频辐射，使天线元件的带宽可向上拓宽至1.7
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3.8 GHz，并且有良好的带内辐射性能，在很大程度上弥补了现有同类天线普遍存在的带宽较窄以及辐射性能不稳定的缺陷。本天线具有加载共享偶极子臂的设计，将四对金属辐射臂减少为两对金属辐射臂，天线尺寸可大大缩小。
[0007]具体的，耦合枝节的加载创造了新的电流路径，通过适当的调整枝节的位置和长度，耦合枝节上形成了类似于半波偶极子的电流分布，从而在高频处引入了新的谐振模式，同时，在低频段时，半波长电流主要集中在外圈的辐射臂上，在枝节上只有很少的电流，所以枝节的添加与调整对低频谐振模式的影响很小，使得可以在不影响低频辐射模式的情况
下调整高频的谐振模式。随后枝节被延长来使其产生的谐振模式向低频移动并入工作频带以拓宽带宽。由于共享偶极子臂结构带来的小尺寸，枝节受空间的限制不能无限延长，因此枝节均被向内折叠为“L”形。折叠后的枝节由于相邻内折边产生耦合，在所有的枝节上均产生了强电流，从而提升了枝节的增益和方向性，天线在高频处的辐射性能得到提升，从而在带内实现稳定的增益和半功率波束宽度。
[0008]进一步的，上表面第一辐射臂和上表面第二辐射臂组成一对辐射振子，上表面金属辐射单元的极化方向为+45度；下表面第一辐射臂和下表面第二辐射臂组成一对辐射振子，下表面金属辐射单元的极化方向为
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45度。
[0009]更进一步的，所述上表面第一辐射臂对称地设置有第一耦合枝节和第二耦合枝节，上表面第二辐射臂对称地设置有第三耦合枝节和第四耦合枝节，所述第一耦合枝节与第三耦合枝节呈背靠背设置，第二耦合枝节与第四耦合枝节呈背靠背设置；下表面第一辐射臂对称地设置有第五耦合枝节和第六耦合枝节，下表面第二辐射臂对称地设置有第七耦合枝节和第八耦合枝节，所述第五耦合枝节与第七耦合枝节呈背靠背设置，第六耦合枝节与第八耦合枝节呈背靠背设置。背靠背设置的两个耦合枝节构成一对辐射枝节，属于上表面金属辐射单元的两对辐射枝节的辐射极化方向为+45度；属于下表面金属辐射单元的两对辐射枝节的辐射极化方向为
‑
45度。
[0010]更进一步的，耦合枝节呈具有内折边的“L”形，相邻耦合枝节的内折边之间产生耦合，从而提升辐射性能。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例天线的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例天线的结构示意图和部分结构放大图：图2a
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天线单元爆炸图；图2b
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介质基板上表面连接片示意图；图2c
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介质基板上开孔示意图；图2d
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介质基板下表面连接片示意图；图2e
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同轴电缆示意图；图3为本专利技术实施例的金属辐射单元结构示意图；图4为本专利技术实施例的附视图；图5为本专利技术实施例的侧视图；图6为本专利技术实施例的辐射单元在端口1被激励时电流分布图：图6a
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未加载耦合枝节的辐射单元在1.7GHz的电流分布图；图6b
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加载耦合枝节的辐射单元在1.7GHz的电流分布图；图7为本专利技术实施例的辐射单元在端口1被激励时电流分布图：图7a
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耦合枝节未延长和折叠时的辐射单元在5.2GHz时的电流分布图；图7b
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耦合枝节延长和折叠后的辐射单元在3.5GHz时的电流分布图；图8为本专利技术实施例的|S
11
|以及|S
12
|曲线图；图9为本专利技术实施例在枝节未折叠时和枝节折叠后的增益图；图10为本专利技术实施例在枝节未折叠时和枝节折叠后的半功率波束宽度图；图11为本专利技术实施例的增益和半功率波束宽度图；图12为本专利技术实施例在1.8GHz频点处的方向图；图13为本专利技术实施例在2.7GHz频点处的方向图；
图14为本专利技术实施例在3.6GHz频点处的方向图；附图标号含义如下：1
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上表面金属辐射单元；11
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上表面第一辐射臂；12
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上表面第二辐射臂；111
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第一耦合枝节，112
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第二耦合枝节，121
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第三耦合枝节，122
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第四耦合枝节；2
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介质基板；3
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下表面金属辐射单元；31
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下表面第一辐射臂，32
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下表面第二辐射臂；311
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第五耦合枝节，312
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第六耦合枝节，321
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第七耦合枝节，322
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第八耦合枝节；41
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第一同轴电缆；42
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第二同轴电缆；5
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反射板；51
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化天线，包括：金属反射板（5）、介质基板（2）、分设于介质基板（1）上下表面的上表面金属辐射单元（1）和下表面金属辐射单元（3）、以及用于激励上表面金属辐射单元（1）的第一同轴电缆（41）和用于激励下表面金属辐射单元（3）的第二同轴电缆（42）；所述上表面金属辐射单元（1）与下表面金属辐射单元（3）成十字形排布，所述上表面金属辐射单元（1）具有相互对称的上表面第一辐射臂（11）、上表面第二辐射臂（12），所述下表面金属辐射单元（3）具有相互对称的下表面第一辐射臂（31）、下表面第二辐射臂（32），上表面金属辐射单元（1）的辐射臂外端与对应的下表面金属辐射单元（3）的辐射臂外端连接，其特征在于：每个辐射臂上具有两个用于高频辐射的耦合枝节（111、112；121、122；311、312；321、322），所述耦合枝节的加载位置及长度使天线在工作频段的高频处产生谐振点。2.根据权利要求1所述的耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线，其特征在于：耦合枝节呈具有内折边的“L”形，相邻耦合枝节的内折边之间产生耦合。3.根据权利要求1所述的耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线，其特征在于：所述耦合枝节的加载位置和长度通过参数扫描确定。4.根据权利要求1所述的耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线，其特征在于：所述上表面第一辐射臂（11）对称地设置有第一耦合枝节（111）和第二耦合枝节（112），上表面第二辐射臂（12）对称地设置有第三耦合枝节（121）和第四耦合枝节（122），所述第一耦合枝节（111）与第三耦合枝节（121）呈背靠背设置，第二耦合枝节（112）与第四耦合枝节（122）呈背靠背设置；下表面第一辐射臂（31）对称地设置有第五耦合枝节（311）和第六耦合枝节（312），下表面第二辐射臂（32）对称地设置有第七耦合枝节（321）和第八耦合枝节（322），所述第五耦合枝节（311）与第七耦合枝节（321）呈背靠背设置，第六耦合枝节（312）与第八耦合枝节（322）呈背靠背设置。5.根据权利要求1所述的耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线，其特征在于：所述上表面金属辐射单元（1）具有相互对称的上表面第一辐射臂（11）、上表面第二辐射臂（12），下表面金属辐射单元（3）具有相互对称的下表面第一辐射臂（31）、下表面第二辐射臂（32），上表面第一辐射臂（11）的两端、上表面第二辐射臂（12）的两端、下表面第一辐射臂（31）的两端和下表面第二辐射臂（32）的两端均具有外翻折边，所述外翻折边位于同一个正方形的四条边上，归属于上表面金属辐射单元的外翻折边的外端与对应的归属于下表面金属辐射单元的外翻折边的外端连接。6.根据权利要求1所述的耦合枝节加载的共享偶极子臂的小型宽带双极化基站天线，其特征在于：上表面第一辐射臂（11）和上表面第二辐射臂（12）...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，杨珺尧，丁鑫浩，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：