超宽带基站天线的制作方法

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种超宽带基站天线。

背景技术：

目前，网络通信普遍采用4g网络，在理论上，4g通信的网络速度最高只能达到100mbps，已无法满足用户对网络速度的需求，为满足用户需求，4g网络将逐渐被5g网络所替代。在5g网络商用推进的过程中，需要提前建设支持5g网络运行的网络基站，由于5g网络具有独立组网的技术特点，独立组网要求5g基站天线部署达到一定程度的信号连续覆盖，5g网络的用户服务才能得到有效保证。

在5g网络基站天线的初期部署中，为了适应4g网络到5g网络的过渡，通信网络还是以非独立组网为主，在利用现有4g网络设备基础上，进行5g网络基站的部署，使用户实现4g核心网、4g无线网和5g无线网的同时使用，即5g与4glte(longtermevolution，通用移动通信技术的长期演进)联合组网。

由于，在5g网络推进的过渡期，通信网络需要同时覆盖4g与5g的网络频段，其中4g的网络频段在2300～2700mhz，而5g的网络频段在3300～5000mhz，所以基站天线需要提供网络频段(如2300mhz～5000mhz)较宽的通信网络。目前，4g基站天线只能提供单一的频段低频段通信网络，无法为5g网络提供服务。单独设计的5g基站天线，只能提供单一的高频段通信网络，在5g网络商用推进的过程中，无法同时满足用户对4g和5g的网络需求，如果同时布置4g和5g基站天线，会造成基站天线的设备占用空间增大。

在5g网络商用推进过程中，为了解决通信网络频段需求较宽的问题，如何设计一款能够覆盖4g与5g网络频段的基站天线，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种超宽带基站天线，以解决在5g网络推进过程中，通信网络频段需求较宽的问题。

本申请提供一种超宽带基站天线，包括辐射板、支撑板和底板，其特征在于，支撑板连接辐射板和底板；辐射板上设置有主辐射片、耦合片和金属过孔；支撑板包括馈电巴伦，底板包括馈电电路；

耦合片与主辐射片互相平行设置，主辐射片通过金属过孔分别连接耦合片和馈电巴伦，主辐射片用于产生第一级谐振，耦合片用于产生第二级谐振；耦合片通过馈电巴伦连接馈电电路。

可选的，底板上还设置有两条同轴信号线和接地焊盘；同轴信号线一端的内芯连接馈电电路，外芯连接接地焊盘，同轴信号线另一端连接激励源，激励源用于提供激励电流。

可选的，主辐射片与馈电巴伦进行电磁耦合，产生第一级谐振，第一级谐振的频段满足4g网络需求；耦合片与主辐射片进行电磁耦合，产生第二级谐振，第二级谐振的频段满足5g网络需求。

可选的，主辐射片包括第一振子对和第二振子对；第一振子对和第二振子对交叉设置；第一振子对和第二振子对分别设置有两个半波振子臂，半波振子臂上设置有槽形开口。

可选的，耦合片包括第一耦合振子对和第二耦合振子对；第一耦合振子对和第二耦合振子对交叉设置；第一耦合振子对和第二耦合振子对分别设置有两个耦合振子臂，耦合振子臂上设置有条形开口。

可选的，主辐射片和耦合片为镭射在辐射板上的金属辐射片。

可选的，辐射板为注塑成型的塑料件。

可选的，支撑板包括两块交叉设置的塑料板。

可选的，基站天线还包括反射板；反射板连接底板。

可选的，反射板为喇叭状结构，反射板为喇叭状结构，喇叭状开口方向与辐射板辐射方向相同，所述反射板为u型、z型或锯齿型翻边。

本申请提供的超宽带基站天线，包括辐射板、支撑板、底板和反射板，支撑板连接辐射板和底板，底板设置在反射板上；支撑板上设置有馈电巴伦；辐射板上设置有主辐射片、耦合片和金属过孔，耦合片与主辐射片平行设置，主辐射片通过金属过孔分别连接耦合片和馈电巴伦，主辐射片用于产生第一级谐振，耦合片用于产生第二级谐振，第一级谐振的频段低于第二级谐振的频段；耦合片通过馈电巴伦连接馈电电路。

基站天线还包括反射板，底板设置在反射板上，反射板为喇叭状结构，喇叭状开口方向与辐射板的辐射方向相同，反射板为u型、z型或锯齿型翻边。

基站天线通过主辐射片与耦合巴伦电磁耦合，产生较低频段的第一级谐振，适用4g网络通信，耦合片通过金属过孔与主辐射片连接，进行电磁耦合，产生高频段的第二级谐振，适用5g网络通信，耦合片通过馈电巴伦连接馈电电路，利用耦合巴伦馈电方式，获得带宽更宽的网络。以提供能够同时覆盖4g与5g网络频段的基站天线。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基站天线整体结构示意图；

图2为一种基站天线的辐射板整体结构示意图；

图3为一种基站天线的辐射板俯视示意图；

图4为一种基站天线的辐射板仰视示意图；

图5为一种基站天线的底板俯视示意图；

图6为一种基站天线的支撑板前视示意图；

图7为一种基站天线的支撑板后视示意图；

图8为一种基站天线的支撑板左视示意图；

图9为一种基站天线的支撑板右视示意图；

图10为一种基站天线的支撑板结构示意图；

图11为一种超宽带基站天线驻波比实测效果图；

图12为一种超宽带基站天线隔离图实测效果图；

图13为一种超宽带基站天线水平面波束宽度与增益实测效果图；

图14为一种超宽带基站天线水平面交叉极化比实测效果图。

图示说明：

其中，1-辐射板，11-主辐射片，111-第一半波振子对，112-第二半波振子对，12-耦合片，121-第一耦合振子对，122-第二耦合振子对，13-金属过孔，2-支撑板，21-馈电巴伦，3-底板，31-馈电电路，32-馈电微带线，33-接地焊盘，4-反射板。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种基站天线整体结构示意图。

参见图2，为一种基站天线的辐射板整体结构示意图。

参见图3，为一种基站天线的辐射板俯视示意图。

参见图4，为一种基站天线的辐射板仰视示意图。

参见图5，为一种基站天线的底板俯视示意图。

参见图6，为一种基站天线的支撑板前视示意图。

参见图7，为一种基站天线的支撑板后视示意图。

参见图8，为一种基站天线的支撑板左视示意图。

参见图9，为一种基站天线的支撑板右视示意图。

本申请提供一种超宽带基站天线，包括辐射板1、支撑板2和底板3，所述支撑板2连接所述辐射板1和所述底板3；所述辐射板1上设置有主辐射片11、耦合片12和金属过孔13，所述支撑板2包括馈电巴伦21，所述底板3包括馈电电路31。

所述耦合片12与所述主辐射片11互相平行设置，所述主辐射片11通过金属过孔13分别连接所述耦合片12和馈电巴伦21，所述主辐射片11用于产生第一级谐振，所述耦合片12用于产生第二级谐振；所述耦合片12通过馈电巴伦21连接馈电电路31。

本申请实施例中，所述辐射板1为镭射有金属图案的塑料板，但是不局限于塑料板，还可以为其他非金属材料，如pcb板(printedcircuitboard，印制电路板)。将塑料板上镭射的金属图案作为所述主辐射片11和所述耦合片12，在塑料板上同时蚀刻有谐振电路，可以实现天线辐射板1与谐振电路的一体化设计，相较于传统的压铸振子，lds(laserdirectstructuring，激光直接成型技术)一体化基站天线重量轻、结构小、加工成本低。相较于pcb振子，lds一体化基站天线组装成本低，表面精度好，形变小，生产效率高。

进一步地，所述主辐射片11与所述耦合片12镭射在所述辐射板1的不同层面，并且平行设置。例如所述主辐射片11镭射在所述辐射板1的一面，所述耦合片12镭射在所述辐射板1的另一面。

进一步地，在pcb板上镭射作为主辐射片11和耦合片12的金属图案后，在金属图案上涂覆至少一层绝缘层。涂覆绝缘层可以避免金属图案的磨损和氧化，提高基站天线的使用性能和寿命。

进一步地，所述主辐射片11用于产生第一级谐振，所述耦合片12用于产生第二级谐振，第一级谐振的频段低于第二级谐振的频段，也可以为第一级谐振的频段高于第二级谐振的频段，在工程实际中，根据工程需求对所述主辐射片11和所述耦合片12的图案或者谐振电路的结构进行调整，以改变第一级谐振和第二级谐振的频段。

进一步地，所述支撑板2为塑料板。一方面，所述支撑板2作为所述辐射板1的支撑结构，另一方面，所述支撑板2上蚀刻有所述馈电巴伦21，所述馈电巴伦21包括两部分，分别处于支撑板2的两层，如图6～9所示，一侧形状为长方形的馈电巴伦21一端通过金属过孔13连接辐射板1上的耦合片12，另一端接地，同一支撑板的另一侧馈电巴伦21与所述长方形的馈电巴伦21形成耦合作用，并通过焊接方式连接底板3上的馈电电路31，馈电电路31用于供电。

所述馈电电路31采用微带线，微带线是一种平面结构传输线，平面结构传输线的体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高、制造成本低。可以根据微带线对介电常数和微波损耗的要求，选择不同介质的基片。

进一步地，所述支撑板2包括相互垂直设置的两块塑料板，两块塑料板与辐射板1的安装线，分别与第一耦合振子臂121及第二耦合振子臂122的中轴线重合。

进一步地，所述主辐射片11通过所述金属过孔13连接所述耦合片12和所述馈电巴伦21。同时所述支撑板2采用铜柱连接所述金属过孔13，实现所述支撑板2和所述辐射板1的连接，铜柱的一端与所述金属过孔13焊接，另一端与所述支撑板2连接，连接方式可以采用螺纹连接或者焊接。

所述支撑板2采用铜柱焊接所述金属过孔13的方式，一方面，实现可以实现所述支撑板2与所述辐射板1快速连接与拆卸。另一方面，充分利用了所述金属过孔13的功能，避免在所述辐射板1上设置其他专用连接结构，减少连接结构占用所述辐射板1的空间。同时，铜柱焊接所述金属过孔13的连接方式，不会对所述辐射板1的工作产生过多影响。

进一步地，所述辐射板1与所述支撑板2还可以为一体成型结构，在一体成型结构上镭射金属图案，一方面减少所述辐射板1与所述支撑板2之间的安装工序，以及避免产生安装误差；另一方面可以克服在所述辐射板1和所述辐射板2之间设置会对天线辐射产生信号干扰的连接机构。

本申请提供的超宽带基站天线包括辐射板1、支撑板2和底板3，所述支撑板2连接所述辐射板1和底板3，所述支撑板1上设置有馈电巴伦2；所述底板3上设置有馈电电路31；所述辐射板1上设置有主辐射片11、耦合片12和金属过孔13，所述耦合片12与所述主辐射片11平行设置，所述主辐射片11通过所述金属过孔13分别连接所述耦合片12和所述馈电巴伦21，所述主辐射片11用于产生第一级谐振，所述耦合片12用于产生第二级谐振，第一级谐振的频段低于第二级谐振的频段；所述耦合片12通过所述馈电巴伦21连接所述馈电电路31。

基站天线通过所述主辐射片11与所述耦合巴伦3电磁耦合，产生较低频段的第一级谐振，适用4g网络通信，所述耦合片12通过所述金属过孔13与所述主辐射片11连接，进行电磁耦合，产生高频段的第二级谐振，适用5g网络通信，所述耦合片12通过所述馈电巴伦21连接所述馈电电路31，利用耦合巴伦馈电方式，获得带宽更宽的网络。以提供能够同时覆盖4g与5g网络频段的基站天线。

本申请提供的超宽带基站天线，所述底板3上还设置有两条同轴信号线32和接地焊盘33。所述同轴信号线32一端的内芯连接所述馈电电路31，外芯连接所述接地焊盘33，所述同轴信号线32的另一端连接激励源，激励源用于提供激励电流。

本申请实施例中，所述同轴信号线32为cable(有线电视电缆)信号线，可以将cable信号线是一种同轴线缆，由两根同轴的圆柱导体构成的导行系统，内外导体之间填充空气或高频介质的一种宽频带微波传输线。

所述同轴信号线32的内芯连接所述底板3上的所述馈电电路31，所述同轴信号线32的外芯连接所述接地焊盘33。

进一步地，所述同轴信号线32的一端连接所述馈电电路31，另一端连接激励源，激励源为基站天线提供激励电流，在所述同轴信号线32通过馈电电路31连接所述馈电巴伦21的电路中，所述同轴信号线32和所述馈电巴伦21形成电感电容组合电路。其中，所述馈电微带线32起到电感作用，所述馈电巴伦21起到电容作用。

本申请提供的超宽带基站天线，所述主辐射片11与所述馈电巴伦21进行电磁耦合，产生第一级谐振，第一级谐振的频段满足4g网络需求；所述耦合片12与所述主辐射片11进行电磁耦合，产生第二级谐振，第二级谐振的频段满足5g网络需求。

本申请实施例中，第一级谐振的频段低于第二级谐振的频段，可以通过改变主辐射片11的尺寸大小，进行驻波调谐，进而调整第一级谐振的频段，其满足4g网络需求。

进一步地，第二级谐振相较于第一级谐振，第二级谐振的频段更高，其满足5g网络需求。

进一步地，第一级谐振频段的上限大于或等于第二级谐振频段的下限，即第一级谐振的频段与第二级谐振的频段存在重叠部分，此时，第一级谐振和第二级谐振对外表现，相当于基站天线提供一个频段连续的谐振。

进一步地，第一级谐振频段的上限小于第二级谐振的下限，即第一级谐振的频段与第二级谐振的频段不存在重叠部分时，此时，第一级谐振和第二级谐振的对外表现，相当于基站天线提供的是两个频段不连续的谐振。

本申请提供的超宽带基站天线，所述主辐射片11包括第一振子对111和第二振子对112；所述第一振子对111和所述第二振子对112交叉设置；所述第一振子对111和所述第二振子对112分别设置有两个半波振子臂，半波振子臂上设置有槽形开口。

本申请实施例中，所述第一振子对111和所述第二振子对112采用90°交叉设置，在电磁耦合过程中，所述第一振子对111相当于谐振回路中的电容，所述第二振子对112相当于谐振回路中的电感，所述第一振子对111和所述第二振子对112组成电容电感电路，90°交叉设置，可以产生±45°交叉极化的辐射电波。

其中，极化是指在最大辐射方向上辐射电波的极化，其定义为在最大辐射方向上电场矢量端点运动的轨迹，±45°交叉极化可以有效消除基站天线在两个极化方向上干扰。

进一步地，所述第一振子对111和所述第二振子对112的半波振子臂上设置有槽形开口，槽形开口可以有效的改变半波振子臂上的电流传输路径，从而使半波振子臂以最小的设计尺寸，实现最佳的辐射效果。

本申请提供的超宽带基站天线，所述耦合片12包括第一耦合振子对121和所述第二耦合振子对122；所述第一耦合振子对121和所述第二耦合振子对122交叉设置；所述第一耦合振子对121和所述第二耦合振子对122分别设置有两个耦合振子臂，耦合振子臂上设置有条形开口。

本申请实施例中，所述第一耦合振子对121和所述第二振子对122采用90°交叉设置，所述第一耦合振子对121与所述第一振子对111平行，所述第二耦合振子对122与所述第二振子对112平行。

进一步地，所述第一耦合振子对121和所述第二振子对122的耦合振子臂上设置有条形开口，条形开口可以有效的改变耦合振子臂上的电流传输路径，从而使耦合振子臂以最小的设计尺寸，实现最佳的辐射效果。

本申请提供的超宽带基站天线，所述主辐射片11和所述耦合片12为镭射在辐射板1上的金属辐射片。

本申请实施例中，所述主辐射片11和所述耦合片12是采用lds技术镭射在辐射板1上的金属图案，但是不局限于lds技术，还可以为其他镭射技术，如采用lrp(laserrestructuredprint，激光重构印刷)技术。lds技术利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的器件上，活化出电路图案。

lds技术制造流程短，无需电路图形模具，可以提高基站天线的空间利用率，使基站天线的结构进一步小型化。同时可以避免基站天线中其他电路元器件对所述主辐射片11和所述耦合片12的辐射产生干扰。

lrp技术，指通过三维印刷工艺，将导电图案高速精准的涂敷到工件表面，形成所述主辐射片11和所述耦合片12的图案，然后通过三维控制激光修整，以形成高精度的电路互联结构。

本申请提供的超宽带基站天线，所述辐射板1为注塑成型的塑料件。

本申请实施例中，所述辐射板1需要具备优良的耐化学性和低温抗冲击性，同时为了使所述辐射板1的达到一定程度的生产效率，要求辐射板1选用的材料要需要易成型。

所述辐射板1采用注塑成型的塑料件，如采用pc/abs材料(pc，polycarbonate，聚碳酸酯；abs，丙烯腈(a)～丁二烯(b)～苯乙烯(s)的三元共聚物)，pc/abs材料是由聚碳酸酯和丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物合并而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，abs材料的成型性和pc的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线等性质。

参见图10，为一种基站天线的支撑板结构示意图。

本申请提供的超宽带基站天线，所述支撑板2包括两块交叉设置的塑料板。

本申请实施例中，所述支撑板2包括两块交叉设置的塑料板，两块塑料板为可拆卸连接，之间的夹角为90°，如图10所述，可以通过两块塑料板中间设置的缺口，相互卡接。

本申请提供的超宽带基站天线，所述基站天线还包括反射板4；所述反射板4连接所述底板3。

本申请实施例中，基站天线包括反射板4，所述反射板4连接所述底板3，所述反射板4与底板3采用螺栓连接，但是不局限于螺栓连接，还可以为其他连接方式，如焊接、铰接或销钉连接。采用螺栓连接方便所述反射板4与所述底板3的安装与拆卸。

本申请提供的基站天线，所述反射板4为喇叭状结构，喇叭状开口方向与辐射板1的辐射方向相同，所述反射板4为u型、z型或锯齿型翻边。

本申请实施例中，所述反射板4是具有45°翻边的喇叭状结构，但是不局限于喇叭状结构，还可以根据工程需要设计成其他形式的反射结构，如为u型、z型或锯齿型结构。

喇叭状开口方向与辐射板1的辐射方向相同，喇叭状开口一方面可以辐射板1产生的辐射扩散方向与喇叭口开口方向一致，从而实现更好的定向辐射效果；另一方面，反射板4可以有效减少基站中其他天线对基站天线工作性能的干扰。

参见图11，为一种超宽带基站天线驻波比实测效果图。

如图11所示，在两路极化天线端口数量小于2，辐射频段为超宽带(2.3ghz～5ghz)范围时，基站天线通信性能的驻波比实测效果图。

其中，天线端口(antennaport)是指由1根或者多根物理天线构成的逻辑上的天线，即天线逻辑端口，天线逻辑端口是物理信道或物理信号的一种基于空口环境的标识，相同的天线逻辑端口信道环境变化一样，接收机可以据此进行信道估计从而对传输信号进行解调。

参见图12，为一种超宽带基站天线隔离图实测效果图。

如图12所示，在辐射频段为超宽带(2.3ghz～5ghz)范围时，基站天线两路天线端口的隔离度大于21db(decibel，分贝)。

其中，隔离度是指一个天线端口输出信号，另一个天线端口接收到的信号与输出信号的比值，表示两个天线端口之间互相干扰的程度。隔离度越大，天线端口输出信号一定时，在另一个端口接收到的信号就会越小。

参见图13，为一种超宽带基站天线水平面波束宽度与增益实测效果图。

如图13所示，在辐射频段为超宽带(2.3ghz～5ghz)范围时，天线振子水平面波束收敛性能良好，波束宽度在63°～77°，单个振子增益范围是7.1～8.4db。

参见图14，为一种超宽带基站天线水平面交叉极化比实测效果图。

如图14所述，在辐射频段为超宽带(2.3ghz～5ghz)范围时，天线振子的轴向交叉极化比大于17db，扇区交叉极化比大于6db。

本申请提供的基站天线，包括辐射板1、支撑板2、底板3和反射板4，所述支撑板2连接所述辐射板1和所述底板3，所述底板3设置在所述反射板4上；所述支撑板2上设置有馈电巴伦21；所述辐射板1上设置有主辐射片11、耦合片12和金属过孔13，所述耦合片12与所述主辐射片11平行设置，所述主辐射片11通过所述金属过孔13分别连接所述耦合片12和所述馈电巴伦21，所述主辐射片11用于产生第一级谐振，所述耦合片12用于产生第二级谐振，第一级谐振的频段低于第二级谐振的频段；所述耦合片12通过所述馈电巴伦21连接所述馈电电路31。

所述底板3连接反射板4；所述反射板4为喇叭状结构，喇叭状开口方向与辐射板1的辐射方向相同，所述反射板4为u型、z型或锯齿型翻边。

基站天线通过所述主辐射片11与所述耦合巴伦21电磁耦合，产生较低频段的第一级谐振，适用4g网络通信，所述耦合片12通过所述金属过孔13与所述主辐射片11连接，进行电磁耦合，产生高频段的第二级谐振，适用5g网络通信，所述耦合片12通过所述馈电巴伦21连接所述馈电电路31，利用耦合巴伦馈电方式，获得带宽更宽的网络。以提供能够同时覆盖4g与5g网络频段的基站天线。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。