宽带基站天线及基站系统的制作方法

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种宽带基站天线及基站系统。

背景技术：

随着移动通信的飞速发展，多种通信标准并存的局面不可避免，如果把2G、3G、4G通信系统的天线整合为一个天线，不但可以降低建站成本，还可以降低建站工作量。

双极化天线能够同时接收或者发射两个相互垂直的极化波，能提高频谱的利用率，能够有效地对抗信道多径衰落，提高系统的抗干扰能力，双极化天线技术是移动通信系统的关键技术之一。对于相邻两双极化振子来说，同极化方向上信号的相互干扰直接关系到系统隔离度的优劣，而隔离度指标是反应基站天线性能一项很重要的指标。

设计一款简单且能够是实现高隔离度的宽带基站天线对本领域的技术人员来说是一项艰难任务，目前还没有这样的产品出现。

技术实现要素：

基于此，有必要针对宽带基站天线简单设计的同时难以满足高隔离度的问题，提供一种设计简单且隔离度高的宽带基站天线及基站系统。

一种宽带基站天线，包括：接地板、介质板、以及正交设置的第一天线组和第二天线组；所述第一天线组包括第一同轴电缆、第一短路柱以及设置于所述介质板上表面第一金属片，所述第二天线组包括第二同轴电缆、第二短路柱以及设置于所述介质板下表面并与所述第一金属片正交的第二金属片；所述第一同轴电缆、所述第一短路柱、所述第二同轴电缆、所述第二短路柱均连接于所述接地板和所述介质板之间，且所述第一同轴电缆和所述第一短路柱的连线与所述第二同轴电缆和所述第二短路柱的连线正交设置；其中，所述第一同轴电缆的外导体和所述第一短路柱均穿过所述介质板与所述第一金属片连接，所述第一同轴电缆的内导体连接所述第一金属片和/或所述第一短路柱；所述第二同轴电缆的外导体和所述第二短路柱均与所述第二金属片连接，所述第二同轴电缆的内导体连接所述第二金属片和/或所述第二短路柱连接。

在其中一个实施例中，所述第一金属片包括相对设置的第一馈电边和第二馈电边，所述第一馈电边和所述第二馈电边界定形成第一缝隙，所述第一同轴电缆的外导体与所述第一馈电边连接，所述第一短路柱穿过所述介质板与所述第二馈电边连接，所述第一同轴电缆的内导体穿过所述介质板与所述第二馈电边和/或所述第一短路柱连接；所述第二金属片包括相对设置的第三馈电边和第四馈电边，所述第三馈电边和所述第四馈电边界定形成第二缝隙，所述第二同轴电缆的外导体与所述第三馈电边连接，所述第二短路柱与所述第四馈电边连接，所述第二同轴电缆内导体穿过所述介质板与第四馈电边和/或第二短路柱连接；第一同轴电缆和所述第一短路柱处于所述第二缝隙内，所述第二同轴电缆和所述第二短路柱处于所述第一缝隙内，且所述第一缝隙与所述第二缝隙正交设置。

在其中一个实施例中，所述第一金属片还包括连接在所述第一馈电边和所述第二馈电边两端的第一连接端与第二连接端，且所述第一连接端和所述第二连接端相对所述介质板几何中心对称设置，所述第二金属片还包括连接在所述第三馈电边和所述第四馈电边两端的第三连接端与第四连接端，且所述第三连接端和所述第四连接端相对所述介质板几何中心对称设置。

在其中一个实施例中，所述第一连接端和所述第二连接端分别开设有与所述第一缝隙连通的第三缝隙和第四缝隙，所述第三连接端和所述第四连接端分别开设有与所述第二缝隙连通的第五缝隙和第六缝隙。

在其中一个实施例中，所述第一连接端、所述第二连接端、所述第三连接端和所述第四连接端为三角形或矩形，所述第一连接端和所述二连接端未连接所述第一馈电边和所述第二馈电边的顶角作切角处理，所述第三连接端和所述第四连接端未连接所述第三馈电边和所述第四馈电边的顶角作切角处理。

在其中一个实施例中，所述宽带基站天线还包括设置在所述介质板四周的四组贴片，四组所述贴片对应连接于所述第一金属片的两端和所述第二金属片的两端。

在其中一个实施例中，每组所述贴片为矩形贴片，且每组所述贴片上开设有结构缝隙。

在其中一个实施例中，所述结构缝隙为“L”形缝隙。

在其中一个实施例中，所述接地板与所述介质板之间的垂直间距为1/4波长，所述波长为所述宽带基站天线所接收或发射的中心频率波长。

本申请还提供一种基站系统，包括上述的任一项所述的宽带基站天线。

本申请通过第一同轴电缆和第一短路柱的连线与第二同轴电缆和第二短路柱的连线正交分布，及第一金属片与第二金属片正交分布实现了信号的±45°极化，且短路柱与接地板连接，短路柱接地实现了将上下层天线信号分别导地，避免了信号泄漏至其他端口，防止信号之间的相互干扰，实现了宽带基站天线的高隔离度。同时本发明仅在介质板上下层设置正交分布的金属片，结构简单，便于加工制造。

附图说明

图1为本发明一实施例中宽带基站天线的结构示意图；

图2为图1所示宽带基站天线的俯视图；

图3为图1所示宽带基站天线的左视图；

图4为图1所示宽带基站天线的贴片与第一金属片连接示意图；

图5为图1所述宽带基站天线的贴片与第二金属片连接示意图；

图6为图1所示宽带基站天线的驻波曲线图；

图7为图1所示宽带基站天线的隔离度曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在两者之间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在两者之间的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1、图2，本发明提供一种宽带基站天线100，包括接地板10、介质板20、连接于接地板10和介质板20之间的第一同轴电缆30a、第二同轴电缆30b、第一短路柱40a、第二短路柱40b以及分别设置于介质板20上表面的第一金属片50和下表面的第二金属片60(见图3)。第一同轴电缆30a、第一短路柱40a以及第一金属片50构成第一天线组；第二同轴电缆30b、第二短路柱40b以及第二金属片60构成第二天线组。第一金属片50与第二金属片60正交设置，第一同轴电缆30a和第一短路柱40a的连线与第二同轴电缆30b和第二短路柱40b的连线正交设置，如此可实现第一天线组与第二天线组的正交设置。

结合图3，第一同轴电缆的外导体301a和第一短路柱40a均穿过介质板与第一金属片50连接，第一同轴电缆的内导体302a连接位于第一短路柱40a一侧的第一金属片50和/或第一短路柱40a。第二同轴电缆的外导体301b和第二短路柱40b均与第二金属片60连接，第二同轴电缆的内导体301b连接位于第二短路柱40b一侧的第二金属片60和/或第二短路柱40b。

可以理解的是第一同轴电缆的内导体302a其实是起到导电连接作用，因此也可以使用另外的导体将第一同轴电缆的内导体302a与第一金属片50连接或第一同轴电缆的内导体302a与第一短路柱40a连接，即只要能够实现第一同轴电缆的内导体302a与第一金属片50和/或第一短路柱40a连接即可。同样的第二同轴电缆的内导体301b也可以使用另外的导体与第二金属片60和/或第二短路柱40b连接。

本发明通过第一同轴电缆30a和第一短路柱40a的连线与第二同轴电缆30b和第二短路柱40b的连线正交分布，及第一金属片50与第二金属片60正交分布实现了信号的±45°极化，且第一短路柱40a和第二短路柱40b与接地板10连接，使得短路柱40a和第二短路柱40b接地实现了将上下层天线信号分别导地，避免了信号之间的泄漏，防止了信号之间的相互干扰，实现了宽带基站天线100的高隔离度。同时本发明仅在介质板20上下层刻蚀正交分布的金属片，结构简单，便于加工制造。

请参见图2、图3，在其中一个实施例中，第一金属片50包括相对设置的第一馈电边50a和第二馈电边50b，第一馈电边50a和第二馈电边50b界定形成第一缝隙55，第一同轴电缆的外导体301a与第一馈电边50a连接，第一短路柱40a穿过介质板20与第二馈电边50b连接，第一同轴电缆的内导体302a穿过介质板20与第二馈电边50b和/或第一短路柱40a连接。第二金属片60包括相对设置的第三馈电边60a和第四馈电边60b，第三馈电边60a和第四馈电边60b界定形成第二缝隙66，第二同轴电缆的外导体301b与第三馈电边60a连接，第二短路柱40b与第四馈电边60b连接，第二同轴电缆的内导体301b穿过介质板20与第四馈电边60b连接或者第二同轴电缆的内导体301b与第二短路柱40b连接或者第二同轴电缆的内导体301b同时连接第四馈电边60b和第二短路柱40b。

其中，第一同轴电缆30a和第一短路柱40a处于第二缝隙66内；第二同轴电缆30b和第二短路柱40b处于第一缝隙55内，且第一缝隙55与第二缝隙66正交设置。第一缝隙55及第二缝隙66的开设增加了电流流经第一金属片50和第二金属片60的路径，从而在减小金属片50和第二金属片60面积的情况下还能保证电流的流经路径长度，可以实现宽带基站天线100的小型化。

请继续参见图2，第一金属片50还包括连接在第一馈电边50a和第二馈电边50b两端的第一连接端51和第二连接端52，其中第一连接端51和第二连接端52是相对介质板20几何中心对称设置。第二金属片60还包括连接在第三馈电边60a和第四馈电边60b两端的第三连接端61与第四连接端62，其中第三连接端61和第四连接端相对介质板20几何中心对称设置。

在其中一个实施例中，第一连接端51上开设有第三缝隙510，第二连接端52上开设有第四缝隙520，其中第三缝隙510与第四缝隙520均与第一缝隙55连通。第三连接端61上开设有第五缝隙610第四连接端62上开设有第六缝隙620，其中第五缝隙610、第六缝隙620均与第二缝隙66连通。第三缝隙510、第四缝隙520以及第一缝隙55共同组成了“工”形缝隙。当然可以理解的是，第三缝隙510、第四缝隙520以及第一缝隙55也可以组成“Z”形缝隙。同样的第五缝隙610、第六缝隙620以及第二缝隙66可以组成“工”形或“Z”形缝隙。“工”形或“Z”形缝隙可以是在一个完整的第一金属片50或第二金属片60上直接开设形成的。当然第一金属片50上开设的缝隙要与第二金属片60上开设的缝隙相同。开设的第三缝隙510、第四缝隙520、第五缝隙610以及第六缝隙620，都是为了进一步增大电流的流经，进一步使宽带基站天线100小型化。

在本具体实施例中，第一连接端51、第二连接端52、第三连接端61、第四连接端62为三角形，可以理解的是，在其它一些实施例中第一连接端51、第二连接端52、第三连接端61、第四连接端62也可以为矩形。三角形形状的第一连接端51和第二连接端52未连接第一馈电边50a和第二馈电边50b的顶角作切角处理。第三连接端61和第四连接端62未连接第三馈电边60a和第四馈电边60b的顶角也作切角处理。切角处理的目的也是为了增加电流的路径，进一步使宽带基站天线100小型化。顶角切角的方式也可以替换为在第一连接端51和第二连接端52未连接第一馈电边50a和第二馈电边50b的顶角开“凹”型缝隙，同样可以增加电流路径，达到宽带基站天线100小型化效果。

请参见图1、图4、图5，在其中一个实施例中，宽带基站天线100还包括设置在介质板20四周的四组贴片70，贴片70对应连接第一金属片50的两端和第二金属片60的两端。即其中两组贴片70分别与介质板20上表面的第一金属片50第一连接端51和第二连接端52连接；另外两组贴片70分别与介质板20下表面的第二金属片60的第三连接端61和第四连接端62连接。在本实施例中贴片70为矩形贴片，在贴片70上开设有结构缝隙71，具体的结构缝隙71为“L”形缝隙。贴片70以及在贴片70上开设结构缝隙71都是为了增加电流路径，进一步将宽带基站天线100进行小型化。

请参见图1、图3，在其中一个实施例中接地板10与介质板20之间的垂直间距大约为1/4中心频率波长，1/4中心频率波长的间距最佳，当然间距也可以小范围变化，上述波长为宽带基站天线100所接收或发射的信号波长。之所以设置1/4波长间距，是因为本发明没有采用巴伦结构模式，而是利用高增益和均衡激励的方式。由于第一同轴电缆30的外导体301与第一金属片50连接，内导体302与第一短路柱40连接，因此第一同轴电缆30和第一金属片50的接触点与第一短路柱40和第一金属片50的接触点之间会产生180度相位差，而且间距设置为1/4波长，可以将第一同轴电缆30、第一短路柱40、第一金属片50看作一个折叠偶极子天线。第二同轴电缆31与第二短路柱41原理相同不再赘述。这种辐射结构可以进一步降低宽带基站天线100的结构尺寸，进一步将宽带基站天线100小型化。

请参见图6、图7，以下结合实际制造情况及测试结果，对本发明的技术效果作进一步描述。在一个具体的实施例中宽带基站天线100的介质板20尺寸可以做到0.238λ₀×0.238λ₀，接地板尺寸为0.75λ₀×0.75λ₀，贴片70的尺寸为0.238λ₀×0.07λ₀，λ₀为中心频率处的波长。从图中可知宽带基站天线100的带宽为在1.7-2.70GHz内驻波比小于1.6，频带内的隔离度达到-40dB以下。这种尺寸的宽带基站天线100与现有的具有同样性能的天线相比结构尺寸最小，而且隔离度较高。宽带基站天线100，由于其结构简单，便于加工与安装。最后，也是最重要的，宽带基站天线100在高隔离度的基础上进一步实现了小型化和宽带化，是现有技术未曾达到的。

本发明的宽带基站天线100能同时覆盖DCS1800，PCS1900，CDMA2000，TD-SCDMA和2.4GWLAN等多个频段，满足现有不同无线通信系统的需求，具有很好的实用价值。

基于上述的宽带基站天线，本发明还提供一种基站系统，该基站系统包括上述的宽带基站天线。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。