一种高增益双频基站天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及高增益双频基站天线，其特征是：包括：金属地板（1）、垂直辐射贴片（2）、水平辐射贴片（3）以及耦合馈线（4），垂直辐射贴片（2）垂直固定在金属地板（1）上，顶端与水平辐射贴片（3）的垂直相连；耦合馈线（4）的一端与穿过地板孔隙（5）的SMA头相连，耦合馈线的第一部分（6）与相邻的垂直辐射贴片（2）构成微带线馈电，耦合馈线的第二部分（7）平行于水平辐射贴片（3）并与其等高，耦合馈线的第三部分（8）顶端与耦合馈线的第二部分（7）相连，完成天线的馈电。本发明是一种增益高、结构简单、能够实现不同频点的双频基站天线，能满足大容量多频带无线通信。
【专利说明】一种高增益双频基站天线
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，涉及一种高增益双频基站天线。
【背景技术】
[0002]近年来，随着无线通信尤其是无线局域网(WLAN)与全球微波互联接入(WIMAX)的迅速发展，设计同时适应于WLAN2.4GHz与WIMAX3.5GHz的双频天线成为目前天线设计的热点之一。因此，要求天线具有双频段，匹配良好，高增益且结构简单等特点。目前双频天线的形式很多，如专利申请号为:201310122359.1，专利名称为《一种双频高增益同轴馈电贴片天线》的中国专利就提出了一种同时工作于2.45GHz和5.SGHz高增益天线，主要包括一个矩形薄层金属贴片，一个金属接地板以及EBG的两个覆层.天线实现了在
2.40GHz-2.483GHz 最高增益 IOdB, 5.725GHz_5.875GHz 最高增益 8dB。但是采用 EBG 结构在提高增益的同时使得天线结构变得复杂。又如专利申请号:200610117043.3，专利名称为《全向/定向方向图可重构高增益双频天线》的中国专利，根据单极子天线性质，利用单极子之间的耦合来实现双频特性，并达到展宽频带的目的。同时利用纵向阵列结构提高天线的增益，实现定向辐射时增益在2.45GHz处的平均增益7.78dBi, 5.25GHz处平均增益为12.52dBi，全向辐射时在2.45GHz处的平均增益为6.32dBi,在5.25GHz处的平均增益为9.73dBi。然而由于阵列天线需要设计合适的馈电网络，这无疑提高了天线的设计难度和制作成本。再如文献〃Microstrip line-fed modified sierpinkifractal monopole antenna for dual-wideband applications, Choukiker, YogeshKumar, Behera, S.K.1EEE International Conference on Communication Control andComputing Technologies, ICCCCT2010,p 17-20,2010〃 中利用分形结构的自相似性实现了在1.47GHz-2.7GHz,4.991GHz-5.4GHz工作的的双频天线，然而3_5dBi的增益并不能满足基站天线的高增益要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对上述已有技术存在的不足，提供一种增益高、结构简单、能够实现不同频点的高增益双频基站天线，能满足大容量多频带无线通信。
[0004]本发明实现上述目的技术方案是:高增益双频基站天线，其特征是:包括:金属地板、垂直辐射贴片、水平辐射贴片以及耦合馈线，垂直辐射贴片垂直固定在金属地板上，顶端与水平辐射贴片的垂直相连；耦合馈线的一端与穿过地板孔隙的SMA头相连，耦合馈线的第一部分与相邻的垂直辐射贴片构成微带线馈电，耦合馈线的第二部分平行于水平辐射贴片并与其等高，耦合馈线的第三部分顶端与耦合馈线的第二部分相连，完成天线的馈电。
[0005]所述的水平辐射贴片包括对称的两组U型贴片单元，U型贴片单元分别由3个U型贴片构成，3个U型贴片其中的两个尺寸小且结构相同，另一个尺寸大，开口方向为同一方向，大U型贴片的U型口与两个小尺寸的U型贴片顶框架梁中心连接；两组U型贴片单元的大U型贴片顶框架梁之间平行对开，每个大U型贴片顶框架梁由垂直辐射贴片支撑；垂直辐射贴片在两组U型贴片单元对开的中心位置。
[0006]所述U型贴片单元与垂直辐射贴片相连的U形贴片实现一个频点的工作，其两端的两个U型贴片实现另一个频点的工作，通过调节大小U型贴片的尺寸实现频率可调性。
[0007]所述的垂直辐射贴片的宽度调节，使天线工作频率可调。
[0008]所述耦合馈线由矩形金属片经过两次弯折成Gamma形状，分为三部分:耦合馈线的第一部分与天线等高，垂 直于地板与穿过开孔地板的同轴线内芯相连，与相邻垂直辐射贴片组成微带线馈电，将电磁能量耦合到耦合馈线的第二部分；耦合馈线的第二部分平行于地板，连接耦合馈线的第一部分顶端与耦合馈线的第三部分，实现将能量耦合到水平辐射贴片和垂直辐射贴片。
[0009]所述金属地板为方形金属片，地板中央开孔便于同轴线内芯穿过与耦合馈线相连，地板与同轴线外芯相连。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
1、本发明采用的耦合馈线由一段折合成Gamma形状的金属贴片构成，其与垂直贴片构成微带线，可以更好的实现阻抗匹配。
[0011]2、本发明采用的金属地板降低了天线的后瓣辐射提高了天线的增益，实现了很好的性能。
[0012]3、本发明采用的天线材料均为金属导体，无需加入介质，或者新材料就实现了天线的高增益设计。
[0013]4、本发明采用自相似结构实现了双频工作，相比于分形结构，可通过调节U型结构的尺寸改变天线性能，具有频率可调性，满足不同应用情况。
[0014]5、本发明采用的天线材料均为金属导体，使得天线加工方便，成本低，价格低廉，便于生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合实施例及附图，对本发明做进一步描述:
图1为本发明实施例的结构斜视图；
图2为本发明实施例的结构俯视图；
图3为本发明实施例的结构侧视图；
图4为本发明实施例的仿真与测量Sll ；
图5为本发明实施例在2.4GHz的仿真辐射方向图；
图6为本发明实施例在3.5GHz的仿真辐射方向图。
[0016]图中，1、金属地板；2、垂直辐射贴片；3、水平辐射贴片；4、耦合馈线；5、地板孔隙；6、稱合馈线的第一部分；7、稱合馈线的第二部分；8、稱合馈线的第三部分。
[0017]具体实施方法
参见图1，图2和图3，高增益双频基站天线，包括:金属地板1、垂直辐射贴片2、水平辐射贴片3以及耦合馈线4，垂直辐射贴片2垂直固定在金属地板I上，顶端与水平辐射贴片3的垂直相连；耦合馈线4的一端与穿过地板孔隙5的SMA头相连，耦合馈线的第一部分6与相邻的垂直辐射贴片2构成微带线馈电，耦合馈线的第二部分7平行于水平辐射贴片3并与其等高，耦合馈线的第三部分8顶端与耦合馈线的第二部分7相连，完成天线的馈电。[0018]水平辐射贴片3包括对称的两组U型贴片单元，U型贴片单元分别由3个U型贴片构成，3个U型贴片其中的两个尺寸小且结构相同，另一个尺寸大，开口方向为同一方向，大U型贴片的U型口与两个小尺寸的U型贴片顶框架梁中心连接；两组U型贴片单元的大U型贴片顶框架梁之间平行对开，每个大U型贴片顶框架梁由垂直辐射贴片2支撑。垂直辐射贴片2在两组U型贴片单元对开的中心位置。
[0019]所述U型贴片单元与垂直辐射贴片相连的U形贴片实现一个频点的工作，其两端的两个U型贴片实现另一个频点的工作，通过调节大小U型贴片的尺寸实现频率可调性。如尺寸较大的U型贴片工作在3.5GHz，尺寸较小的U型贴片主要工作2.4GHz。通过调节大小U型贴片的尺寸实现频率可调性。
[0020]所述的垂直辐射贴片2的宽度调节，使天线工作频率可调。
[0021]所述耦合馈线4由矩形金属片经过两次弯折成 形状，分为三部分:耦合馈线的第一部分6与天线等高(水平辐射贴片3的顶平面)，垂直于地板与穿过开孔地板的同轴线内芯相连，与相邻垂直辐射贴片组成微带线馈电，将电磁能量耦合到耦合馈线的第二部分7 ;耦合馈线的第二部分7平行于地板，连接耦合馈线的第一部分6顶端与耦合馈线的第三部分8，实现将能量耦合到水平辐射贴片和垂直辐射贴片。
[0022]所述金属地板为方形金属片，地板中央开孔便于同轴线内芯穿过与耦合馈线相连，地板与同轴线外芯相连。
[0023]本发明辐射贴片由一对平行于金属地板的水平贴片和一对垂直于金属地板的垂直贴片组成，利用分形天线的自相似特性实现双频设计，相似结构的不同模块对应不同的工作频点。
[0024]参见图4，本实施例中的高增益双频天线，自相似的U型结构形成了位于
2.3GHz-2.46 G Hz和3.33 GHz -3.73 GHz的两个工作频段，最大增益分别为9.5dBi (图5)和 13.0dBi (图 6)。
[0025]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【权利要求】
1.一种高增益双频基站天线，其特征是:包括:金属地板(I)、垂直辐射贴片(2)、水平辐射贴片(3)以及耦合馈线(4)，垂直辐射贴片(2)垂直固定在金属地板(I)上，顶端与水平辐射贴片(3)的垂直相连；耦合馈线(4)的一端与穿过地板孔隙(5)的SMA头相连，耦合馈线的第一部分(6)与相邻的垂直辐射贴片(2)构成微带线馈电，耦合馈线的第二部分(7)平行于水平辐射贴片(3)并与其等高，耦合馈线的第三部分(8)顶端与耦合馈线的第二部分(7)相连，完成天线的馈电。
2.根据权利要求1所述的高增益双频基站天线，其特征是:所述的水平辐射贴片(3)包括对称的两组U型贴片单元，U型贴片单元分别由3个U型贴片构成，3个U型贴片其中的两个尺寸小且结构相同，另一个尺寸大，开口方向为同一方向，大U型贴片的U型口与两个小尺寸的U型贴片顶框架梁中心连接；两组U型贴片单元的大U型贴片顶框架梁之间平行对开，每个大U型贴片顶框架梁由垂直辐射贴片(2)支撑；垂直辐射贴片(2)在两组U型贴片单元对开的中心位置。
3.根据权利要求2所述的高增益双频基站天线，其特征是:所述U型贴片单元与垂直辐射贴片相连的U形贴片实现一个频点的工作，其两端的两个U型贴片实现另一个频点的工作，通过调节大小U型贴片的尺寸实现频率可调性。
4.根据权利要求1所述的高增益双频基站天线，其特征是:所述的垂直辐射贴片(2)的宽度调节，使天线工作频率可调。
5.根据权利要求1所述的高增益双频基站天线，其特征是:所述耦合馈线(4)由矩形金属片经过两次弯折成形状，分为三部分:耦合馈线的第一部分(6)与天线等高，垂直于地板与穿过开孔地板的同轴线内芯相连，与相邻垂直辐射贴片组成微带线馈电，将电磁能量耦合到耦合馈线的第二部分(7);耦合馈线的第二部分(7)平行于地板，连接耦合馈线的第一部分(6)顶端与耦合馈线的第三部分(8)，实现将能量耦合到水平辐射贴片和垂直辐射贴片。
6.根据权利要求1所述的高增益双频基站天线，其特征是:所述金属地板(I)为方形金属片，地板中央开孔便于同轴线内芯穿过与耦合馈线相连，地板与同轴线外芯相连。
【文档编号】H01Q1/36GK103700923SQ201310610313
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】翟会清, 高启强, 李振华, 梁昌洪 申请人:西安电子科技大学