一种宽带基站天线的制作方法

本发明涉及移动通信的技术领域，尤其是指一种宽带基站天线。

背景技术：

在现代移动通信系统中，电磁环境日益复杂，移动通信用户数量的急剧增长，用于移动通信的基站天线从早期的单频单极化到现在的多频双极化。给基站天线的设计提出了更高的要求，不仅要能覆盖更宽的带宽，同时要有良好的辐射特性和电路特性。由于LTE700MHz频段具有高穿透性以及远距离覆盖的特点，相比于高频段的而言需要建设的基站数量更少。目前LTE700MHz在欧洲和美国已经商用，广电同意将LTE700MHz频段用于移动通信。所以研LTE700/GSM850/GSM900(698MHz‐960MHz)频段的宽带双极化天线有很好的实际意义和应用价值。

现有技术中，天线的很难同时实现宽带、稳定方向图、高增益、高隔离度、高交叉极化比等特性，这对于移动通信的质量效率、用户体验有很大的影响。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

1.专利公开号：US6333720B1，德国的Kathrein公司提出了一种用四个对称阵子围成菱形结构的低频阵子实现高低频嵌套的多频天线阵列的设计思路。这个对于多频嵌套天线的设计具有指导作用，但是由于这样做低频阵子的尺寸会比较大，所以不能满足现代移动通信系统的实际应用要求。

2.2014年，Zengdi Bao,Zaiping Nie,和Xianzheng Zong在本天线技术领域顶级期刊"IEEE Transactions on Antennas and Propagation"上发表题为"A Novel Broadband Dual‐Polarization Antenna Utilizing Strong Mutual Coupling"的文章，使用两对环对称振子构成了双极化天线。该双极化天线采用的是同轴线直接馈电，另外该天线是采用铸件构成的。而本发明采用的是谐振器加载的思路实现天线带宽大大增加，通过谐振器加载引入新的谐振模式，灵活可控。

3.专利申请号：201420355269.7，专利名称：一种应用于4G天线的双极化振子及4G天线，专利权人：广东晖速通信技术有限公司。该专利采用的是金属铸件结构，同轴线穿过巴伦，巴伦一方面完成天线的平衡馈电，另一方面也起到了天线固定支撑的作用。巴伦上部与辐射振子相连，辐射振子上开有许多方孔，形成了网状振子结构，从而延长辐射电流的路径，增宽天线的阻抗带宽，整个结构稳定对称。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种能实现宽带、高隔离、高增益、稳定方向图、高交叉极化比的宽带基站天线。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案，如下：

一种宽带基站天线，包括带有翻边的正方形金属反射板及竖直安装在该反射板上的多个阵子，该多个阵子围成正方形结构，并与正方形金属反射板同一中心，其中该正方形结构相对两边上的阵子均是通过同轴馈电线并联连接，且一对边上的阵子形成+45°极化，另一对边上的阵子形成‐45°极化；每个阵子包含两个相同的阵子臂、与两个阵子臂配对的两个巴伦、谐振器、倒U型馈电片和底座，所述底座固定安装在正方形金属反射板上，两个阵子臂通过各自巴伦与底座连接，并呈镜像对称结构，两个巴伦均垂直于底座，且其中一个巴伦的下部设有供同轴馈线穿过的过孔，所述同轴馈线从该过孔穿过后连接同轴馈线外导体，所述倒U型馈电片置于两个巴伦之间，且该倒U型馈电片的开口一端与同轴馈线的内导体相连；所述阵子臂由依次相连的第一臂节、第二臂节、第三臂节组成，所述谐振器设置在阵子臂旁边，并与阵子臂的第一臂节平行共面。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节与正方形金属反射板有倾角，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节平行于正方形金属反射板，并向内部弯折，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节与正方形金属反射板有倾角，并向内部弯折，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节上设有用于安装固定谐振器的过孔，两个巴伦中的一个设有用于安装固定倒U型馈电片的过孔。

本发明所提供的另一技术方案，如下：

一种宽带基站天线，其特征在于：包括带有翻边的正方形金属反射板及竖直安装在该反射板上的两个阵子，该两个阵子呈90°夹角，并以正方形金属反射板相对两边的中点连线为对称线，呈镜像对称结构，能够分别实现+45°极化和‐45°极化；每个阵子包含两个相同的阵子臂、与两个阵子臂配对的两个巴伦、谐振器、倒U型馈电片和底座，所述底座固定安装在正方形金属反射板上，两个阵子臂通过各自巴伦与底座连接，并呈镜像对称结构，两个巴伦均垂直于底座，且其中一个巴伦的下部设有供同轴馈线穿过的过孔，所述同轴馈线从该过孔穿过后连接同轴馈线外导体，所述倒U型馈电片置于两个巴伦之间，且该倒U型馈电片的开口一端与同轴馈线的内导体相连；所述阵子臂由依次相连的第一臂节、第二臂节、第三臂节组成，所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节与正方形金属反射板有倾角，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板，所述谐振器设置在阵子臂旁边，并与阵子臂的第一臂节平行共面。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节与正方形金属反射板有倾角，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节平行于正方形金属反射板，并向内部弯折，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节平行于正方形金属反射板，所述第二臂节与正方形金属反射板有倾角，并向内部弯折，所述第三臂节垂直于正方形金属反射板。

所述第一臂节上设有用于安装固定谐振器的过孔，两个巴伦中的一个设有用于安装固定倒U型馈电片的过孔。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本发明通过阵子臂附近加载谐振器引入了一个灵活可控的新的谐振模式，通过将主模和新的谐振模式控制在工作频段内，就可以实现更宽的带宽，能够覆盖移动通信所有低频段698MHz‐960MHz；同极化阵子之间的垂直间距决定了天线的半功率波束宽度，阵子臂弯折一方面减小了天线阵子尺寸，同时也可以减小同极化阵子之间的垂直间距，从而实现稳定的波束宽度；另外，本发明天线也能实现高增益、高隔离度、高交叉极化比及稳定的方向图。

附图说明

图1为实施例1中本发明天线的立体图。

图2为实施例1中本发明天线的阵子立体图。

图3为实施例1中本发明天线的阵子侧视图。

图4为实施例1中本发明天线仿真的‐45°极化和+45°极化端口反射系数曲线及两个端口隔离度曲线图。

图5为本实施1中本发明天线在+45°极化端口激励时在0.69GHz，0.82GHZ和0.96GHz三个频点仿真和实测的半功率波瓣宽度值。

图6为实施例2中本发明天线的立体图。

图7为实施例3中本发明天线的立体图。

图8为实施例4中本发明天线的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1至图3所示，本实施例所提供的宽带基站天线，包括带有翻边3的正方形金属反射板2及竖直安装在该正方形金属反射板2上的四个阵子1，该四个阵子1围成正方形结构，具体是一个阵子1作为一条边，该正方形结构与正方形金属反射板2同一中心，且该正方形结构的对角线平行于正方形金属反射板2的相应边，相互平行的两个阵子1均是通过同轴馈电线并联连接，且一对边上的两个平行阵子1形成+45°极化，另一对边上的两个平行阵子1形成-45°极化。每个阵子1包含两个相同的阵子臂，与两个阵子臂配对的两个巴伦101、102，谐振器103、倒U型馈电片104和底座105；所述底座105固定安装在正方形金属反射板2上，两个阵子臂通过各自巴伦与底座105连接，并呈镜像对称结构，两个巴伦101、102均垂直于底座105，且其中一个巴伦101的下部设有供同轴馈线穿过的过孔106，所述同轴馈线从该过孔106穿过后连接同轴馈线外导体，两个巴伦101和102设有用于安装固定倒U型馈电片104的过孔107，所述倒U型馈电片104置于两个巴伦101、102之间，且该倒U型馈电片104的开口一端与同轴馈线的内导体相连，底座105设有用于固定阵子1和反射板2的过孔112；所述阵子臂由依次相连的第一臂节108、第二臂节109、第三臂节110组成，所述第一臂节108平行于正方形金属反射板2，所述第二臂节109与正方形金属反射板2有倾角，所述第三臂节110垂直于正方形金属反射板2，所述谐振器103设置在阵子臂旁边，并与阵子臂的第一臂节108平行共面，所述第一臂节108上设有用于安装固定谐振器103的过孔111。

图4为本实施例上述天线的+45°极化端口和‐45°极化端口的反射系数和隔离度仿真曲线。从图中可以看到，在650MHz‐975MHz内|S₁₁|<‐15dB,隔离度大于40dB。

图5为本实施例上述天线在+45°极化端口激励时在0.69GHz，0.82GHZ和0.96GHz三个频点仿真和实测的半功率波瓣宽度值。从图中可以看到，实测和仿真吻合很好，波瓣宽度非常稳定，都在62.5°±2.5°范围内。

实施例2

如图6所示，与实施例1不同的是本实施例的第二臂节109平行于正方形金属反射板2，并向内部弯折，这样有利于实现小型化。

实施例3

如图7所示，与实施例1和2不同的是本实施例的第二臂节109与正方形金属反射板2有倾角，并向内部弯折，这样有利于更进一步实现小型化。

实施例4

如图8所示，与实施例1不同的是本实施例只采用两个阵子1来实现+45°极化和‐45°极化，该两个阵子1呈90°夹角，并以正方形金属反射板2相对两边的中点连线为对称线，呈镜像对称结构。

实施例5

与实施例4不同的是本实施例阵子的第二臂节平行于正方形金属反射板，并向内部弯折(图中未画出)。

实施例6

与实施例4不同的是本实施例阵子的第二臂节与正方形金属反射板有倾角，并向内部弯折(图中未画出)。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。