一種差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的製作方法

2023-09-21 21:43:05

本實用新型涉及移動通信基站天線領域，具體涉及一種差分饋電寬帶雙極化平面基站天線。

背景技術：

移動通信系統的高速發展，促使移動通信市場競爭俞加激烈,使得通信信道擁擠,對通信系統的要求不斷提高。基站天線是移動通信系統的重要組成部分，其性能的優劣對通信系統起著重要乃至決定性的作用。而如今基站天線的發展趨勢，已不再是單一天線獨立工作，而是越來越多的與其他通信單元集成在一起，共同完成信號的處理與傳播工作。

由於平衡電路可大大減小串擾,射頻前端通常採用差分電路來傳輸信號，而現有的天線技術中，大多數天線設計為單埠饋電。單埠天線與射頻前端差分系統的連接,通常採用巴侖將差分信號轉換為單端信號後饋入單埠天線。然而巴侖的使用會引起射頻前端損耗,系統效率降低,且集成度較低。差分天線改變傳統的單埠饋電，採用雙饋電埠,對兩饋電埠直接輸入差分信號,避免使用巴倫,減小了信號在輸入埠的損耗,提高了天線的效率。並且差分基站天線的使用能夠使射頻前端擁有更高的集成度，因此差分基站天線對移動通信系統有重要意義。

技術實現要素：

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種差分饋電寬帶雙極化平面基站天線。

本天線是一款阻抗帶寬大，隔離度高，增益高，方向圖穩定的差分饋電雙極化平面天線。

本實用新型採用如下技術方案：

一種差分饋電寬帶雙極化平面基站天線，包括天線輻射單元、反射板及四埠饋電網絡，所述天線輻射單元通過支撐柱固定在反射板的上方，所述天線輻射單元為平面結構，包括介質基板、第一極化振子、第二極化振子及耦合單元，所述第一極化振子蝕刻於介質基板的下表面，所述第二極化振子蝕刻於介質基板的上表面，所述耦合單元蝕刻於介質基板的上表面和下表面，所述四埠饋電網絡位於介質基板的中心。

所述第一極化振子包括兩對第一半波極化振子及第一共面微帶線，所述兩對第一半波極化振子通過第一共面微帶線連接，所述兩對第一半波極化振子關於介質基板中心對稱；

所述第二極化振子包括兩對第二半波極化振子及第二共面微帶線，所述兩對第二半波極化振子通過第二共面微帶線連接，所述兩對第二半波極化振子關於介質基板中心對稱；

所述第一及第二共面微帶線相互正交於介質基板中心，相鄰的第一及第二半波極化振子的夾角為90度。

所述第一極化振子和第二極化振子結構尺寸均相同，第一極化振子和第二極化振子尺寸為0.42λ0,λ0為該天線的中心諧振頻率在自由空間中的波長。

所述耦合單元包括八個耦合圓弧，上下表面各印刷四個，四個耦合圓弧位於介質基板的四個角，具體位於第一及第二半波極化振子夾角的外圍。

所述四埠網絡包括用於給第一極化振子饋電的第一差分饋電網絡及用於給第二極化振子饋電的第二差分饋電網絡，所述第一差分饋電網絡包括兩個第一差分饋電埠及第一饋電短截線，所述第一饋電短截線蝕刻於介質基板的上表面，所述第二差分饋電網絡包括兩個第二差分饋電埠及第二饋電短截線，所述第二饋電短截線蝕刻於介質基板的下表面，所述第一及第二饋電短截線相互垂直。

所述第一、第二差分饋電埠均為同軸線，兩個第一差分饋電埠位於第一饋電短截線的兩端，其內導體與第一饋電短截線連接，其外導體與第一共面微帶線連接；

兩個第二差分饋電埠位於第二饋電短截線的兩端，其內導體與第二饋電短截線連接，其外導體與第二共面微帶線連接。

所述反射板及介質基板均為方形。

所述支撐柱由絕緣材料製成。

所述第一饋電短截線及第二饋電短截線的結構尺寸相同。

本實用新型的有益效果：

(1)該天線採用兩對極化振子正交印製於介質基板兩面，天線結構簡單；

(2)本實用新型採用四埠饋電網絡，其中饋電網絡僅用兩個饋電短截線和四個埠，饋電網絡簡單。

(3)該天線的饋電網絡直接與極化振子的共面微帶線相接實現差分饋電，結構簡單新穎。

(4)天線帶寬可覆蓋1710-2690MHz，極化隔離度達到60dB，方向圖穩定。

附圖說明

圖1是實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的三維結構圖；

圖2是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的俯視圖；

圖3是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的四埠饋電網絡的放大圖；

圖4是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的剖面圖；

圖5是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的阻抗帶寬；

圖6是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的增益；

圖7是本實用新型的差分饋電寬帶雙極化平面基站天線的水平面方向圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。

實施例

如圖1及圖4所示，一種差分饋電寬帶雙極化平面基站天線，包括天線輻射單元1、反射板2及四埠饋電網絡4，所述天線輻射單元1通過四根支撐柱3固定在反射板2的上方，距離為40mm。

如圖2所示，天線輻射單元1為平面結構，包括介質基板5、第一極化振子7、第二極化振子10及耦合單元6，所述第一極化振子7具體為+45度極化振子，第二極化振子為-45度極化振子，所述第一極化振子7蝕刻於介質基板5的下表面，所述第二極化振子10蝕刻於介質基板5的上表面，所述耦合單元6蝕刻於介質基板5的上表面和下表面，所述四埠饋電網絡4位於介質基板5的中心。

所述第一極化振子7由兩對第一半波極化振子8A及第一共面微帶線9A構成，第一半波極化振子8A為+45度半波振子，所述兩對第一半波極化振子8A通過第一共面微帶線9A連接，所述兩對第一半波極化振子8A關於介質基板5中心對稱，兩對第一半波極化振子8A及第一共面微帶線9A蝕刻於介質基板5的下表面。

所述第二極化振子10包括兩對第二半波極化振子8B及第二共面微帶線9B，所述兩對第二半波極化振子8B通過第二共面微帶線9B連接，所述第二半波極化振子8B具體為-45度半波振子，所述兩對第二半波極化振子8B及第二共面微帶線9B蝕刻於介質基板5的上表面。

所述兩對第二半波極化振子8B關於介質基板5中心對稱；

所述第一及第二共面微帶線9A，9B相互正交於介質基板5中心，相鄰的第一及第二半波極化振子8A，8B的夾角為90度。

所述第一極化振子7和第二極化振子10結構尺寸均相同，第一極化振子7和第二極化振子10尺寸為0.42λ0,λ0為該天線的中心諧振頻率在自由空間中的波長，本實施例中的尺寸具體為長度尺寸。

所述耦合單元6蝕刻於介質基板的上、下表面，每一面印刷四個耦合圓弧，所述四個耦合圓弧位於介質基板5的四個角，具體位於第一及第二半波極化振子8A，8B夾角的外圍。

如圖3所示，所述四埠饋電網絡4，第一差分饋電網絡包括第一差分饋電埠12A，12B及第一饋電短截線11A，第一差分饋電網絡為第一極化振子饋電。第二差分饋電網絡包括第二差分饋電埠13A，13B及第二饋電短截線11B，第二差分饋電網絡為第二極化振子饋電。第一饋電短截線11A蝕刻於介質基板5的上表面，第二饋電短截線11B蝕刻於介質基板5的下表面。

如圖3所示，第一差分饋電網絡的兩個饋電埠由兩根同軸線實現，同軸線的的上端穿過反射板2後，上端的外導體分別與第一共面微帶線9A連接，內導體分別穿過介質基板5，與第一饋電短截線11A連接；第二差分饋電網絡的兩個饋電埠同樣由兩根同軸線實現，同軸線的的上端穿過反射板2後，上端的外導體穿過介質基板5分別與第二共面微帶線9B連接，內導體分別穿過介質基板5，與第二饋電短截線11B連接。

所述第一饋電短截線及第二饋電短截線的結構尺寸相同，第一及第二饋電短截線的特徵阻抗為50歐姆。

所述反射板及介質基板均為方形，介質基板5為Ro4350B,厚度0.76mm。

如圖5所示，為本實施例所得的此差分饋電寬帶雙極化平面基站天線帶寬，回波損耗在1.69-2.73GHz內達到-15dB，可覆蓋2G，3G，4G所需的1710-2690MHz，且極化隔離度達60dB以上。

如圖6所示，為本實施例所得的此差分饋電寬帶雙極化平面基站天線兩種極化的增益，兩種極化的增益在1.7-2.7GHz內達到9dBi左右。

如圖7所示，為本實施例所得的此寬帶雙極化差分饋電平面天線2.2GHz的水平面方向圖。由此圖可得出結論，本實用新型差分饋電寬帶雙極化平面基站天線具有穩定的方向圖。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。