一种双极化低剖面微基站天线及阵列天线的制作方法

本发明属于天线的设计领域，尤其涉及一种双极化低剖面微基站天线及阵列天线。

背景技术：

基站天线是整个无线通信系统中最为关键的部件之一，基站天线的性能将影响每一位用户的语音、视频信号，低剖面的基站天线不仅能满足用户的实际需求，还可以减小天线的重量与体积，有效的提高基站的抗风载能力。

目前基站天线主要存在的缺点在于天线阵列的剖面较高，均由复杂的馈电网络将振子组合形成天线阵列，由于基站天线的体积和重量很难降低，使得基站天线在室外安装时，安装难度较高，同时在实际使用过程当中抵抗风载能力不强，且天线的生产和装配复杂度比较高；其次传统的焊接基站天线在生产过程中，由于焊接问题一次性互调良率不高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双极化低剖面微基站天线及阵列天线，可减少天线的焊点，提高天线的互调一次性通过率，且天线的尺寸小、结构简单、易于生产及安装。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种双极化低剖面微基站天线，包括：

辐射单元，包括第一辐射层、第二辐射层，所述第一辐射层馈电耦合至所述第二辐射层；所述第二辐射层上开有多个梯形缝；

功率分配板，与所述第一辐射层相连；所述功率分配板包括第一馈电端口、第二馈电端口及第三馈电端口，所述第二馈电端口的电长度大于所述第一馈电端口、所述第三馈电端口中的任意一个馈电端口的电长度，且所述第二馈电端口为反相馈电端口；

反射板，与所述功率分配板固连。

根据本发明一实施例，所述第一辐射层上设有第一馈电点和第二馈电点，所述第一馈电点与所述第二馈电点呈轴对称分布；

所述第二辐射层上开有四个梯形缝,所述第一辐射层上设有四个与所述梯形缝位置相对的焊槽，各所述焊槽上焊接一金属支撑片连接所述第二辐射层。

根据本发明一实施例，所述第二辐射层呈方形，各所述梯形缝为等边梯形缝，四个所述梯形缝呈方形分布；

其中，两个所述梯形缝的中轴线与所述第二辐射层的水平中轴线重合且关于所述第二辐射层的垂直中轴线对称分布；

另两个所述梯形缝的中轴线与所述第二辐射层的垂直中轴线重合且关于所述第二辐射层的水平中轴线对称分布。

根据本发明一实施例，呈轴对称分布的两个所述梯形缝的底边相对设置。

根据本发明一实施例，所述第二辐射层呈方形，各所述梯形缝为等边梯形缝，四个所述梯形缝呈方形分布；

其中，两个所述梯形缝的中轴线与所述第二辐射层的第一对角线重合且关于所述第二辐射层的第二对角线对称分布；

另两个所述梯形缝的中轴线与所述第二辐射层的第二对角线重合且关于所述第二辐射层的第一对角线对称分布。

根据本发明一实施例，关于所述第二辐射层的对角线呈对称分布的两个所述梯形缝的底边相对设置。

根据本发明一实施例，所述第一馈电端口的输入功率:所述第二馈电端口的输入功率:所述第三馈电端口的输入功率＝1:2:1。

根据本发明一实施例，所述微基站天线的高度为0.08*λ，其中，λ＝c/f，c表示光速，f表示所述微基站天线工作的中心频率。

根据本发明一实施例，所述功率分配板上设有多级带宽匹配网络，用于提高所述微基站天线的阻抗带宽。

根据本发明一实施例，所述第二辐射层采用铝片钣金冲压制成。

一种阵列天线，包括本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线，针对现有的基站天线的剖面较高且天线阵列采用较复杂的馈电网络的问题，本发明的辐射单元采用两层辐射贴片，在第二辐射层上开设梯形缝，缩小天线的尺寸；且在功率分配板上采用反相馈电的设计，不仅结构简单，而且进一步缩小了天线的尺寸。

2)本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线，针对现有的基站天线结构复杂，焊点过多导致一次性互调良率低的问题，本发明的第二辐射层采用铝片钣金冲压制成，第一辐射层上设置4个焊槽，各焊槽上焊接一金属支撑片与第二辐射层的连接，使得第一辐射层与第二辐射层的连接只需4个焊点，使得天线装配简单，提高天线的一次性互调良率。

3)本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线，由于第二馈电端口采用反向馈电技术，且第一馈电端口的输入功率:第二馈电端口的输入功率:第三馈电端口的输入功率＝1:2:1，削弱了天线高次模的影响，使用于同列天线时，天线的隔离度大幅度提高。

4)本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线，由于将天线的高度制作为0.08个波长，与现有的高度为0.25个波长的基站天线相比，大大降低了天线的高度，有效缩小了天线的尺寸，实现基站天线的小型化。

5)本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线，由于降低了天线的高度，一般情况下会使天线的阻抗带宽变窄，本发明通过功率分配板上设置多级带宽匹配网络，对馈电网络进行修正，拓宽天线的阻抗带宽。

附图说明

图1为本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的辐射单元的结构示意图；

图3为本发明一实施例中的辐射单元的结构示意图；

图4为本发明一实施例中的功率分配板的结构示意图；

图5为本发明一实施例中的双极化低剖面微基站天线的高度示意图；

图6为本发明一实施例中的同频天线的结构示意图；

图7为本发明一实施例中的工作频段在(3400mhz-3600mhz)的天线的驻波比性能图；

图8为本发明一实施例中的工作频段在(3400mhz-3600mhz)的天线的隔离度性能图；

图9为本发明一实施例中的工作频段在(3400mhz-3600mhz)的天线的水平面与垂直面的波束宽度性能图；

图10为本发明一实施例中的工作频段在(3400mhz-3600mhz)的天线的水平面交叉极化比性能图；

图11为本发明一实施例中的工作频段在(3400mhz-3600mhz)的天线的增益曲线图。

附图标记说明：

1：辐射单元；101：第一辐射层；1011：焊槽；1012：第一馈电点；1013：第二馈电点；102：第二辐射层；1021：梯形缝；1022：金属支撑片；2：功率分配板；201：第一馈电端口；202：第二馈电端口；203：第三馈电端口；204：带宽匹配网络；3：反射板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种双极化低剖面微基站天线及阵列天线作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

如图1所示，本发明提供的双极化低剖面微基站天线，包括：辐射单元1、功率分配板2、反射板3。辐射单元1与功率分配板2相连，功率分配板2设于反射板3的正面或背面。.

具体的，如图2所示。辐射单元1，包括第一辐射层101、第二辐射层102，第一辐射层101馈电耦合至第二辐射层102。该第一辐射层101上设有第一馈电点1012和第二馈电点1013，第一馈电点1012与第二馈电点1013呈轴对称分布且其馈电形式为直接馈电。

第二辐射层102采用铝片制成，其上开有四个梯形缝1021,第一辐射层101上设有四个与梯形缝1021位置相对的焊槽1011，各焊槽1011上焊接一金属支撑片1022连接第二辐射层102。该金属支撑片1022为在第二辐射层102上钣金冲压而成，一方面，起支撑第二辐射层102的作用；另一方面，方便一次性smt装配，提高天线一次性互调良率。本实施例在第二辐射层102上开四个梯形缝1021，但并不局限于此，可以根据实际情况，开其他数量的梯形缝1021，如3个、5个等。

该第二辐射层102呈方形，各梯形缝1021为等边梯形缝，且四个梯形缝1021呈方形分布。其中，两个梯形缝1021的中轴线与第二辐射层102的水平中轴线重合且关于第二辐射层102的垂直中轴线对称分布；而另两个梯形缝1021的中轴线与第二辐射层102的垂直中轴线重合且关于第二辐射层102的水平中轴线对称分布；呈轴对称分布的两个梯形缝1021的底边相对设置，也就是说，两个轴对称的梯形缝1021的上底边相对设置，下底边相向设置；或两个轴对称的梯形缝1021的下底边相对设置，上底边相向设置。在第二辐射层102上开设梯形缝1021，可缩小天线的尺寸，且当用于同频天线时，可提高同频天线的异列同极化隔离度。

梯形缝1021除了上述设置方式外，还可以按以下方式设置：如图3所示，其中两个梯形缝1021的中轴线与第二辐射层102的第一对角线重合且关于第二辐射层102的第二对角线对称分布；而另两个梯形缝1021的中轴线与第二辐射层102的第二对角线重合且关于第二辐射层102的第一对角线对称分布。同样的，关于第二辐射层102的对角线呈对称分布的两个梯形缝1021的底边相对设置；相应的，在第一辐射层101上与梯形缝1021位置相对的焊槽1011的位置要做相应的调整。

对于第一辐射层101及第二辐射层102的形状，可根据实际需要，可以是方形、圆形、八边形、其他多边形中的任意一种。

功率分配板2由印刷电路板制成，如图4所示。该功率分配板2包括第一馈电端口201、第二馈电端口202、第三馈电端口203、第四馈电端口204、第五馈电端口205、第六馈电端口206，其中，第一馈电端口201、第二馈电端口202、第三馈电端口203构成一条馈电通路；而第四馈电端口204、第五馈电端口205、第六馈电端口206构成另一条馈电通路。

第二馈电端口202的电长度大于第一馈电端口201、第三馈电端口203中的任意一个馈电端口的电长度，且第二馈电端口202为反相馈电端口。当第一馈电端口201的输入功率:第二馈电端口202的输入功率:第三馈电端口203的输入功率＝1:2:1时，可抵消天线的高次模对天线的影响；当用于同频天线时，可使同列天线的隔离度大幅度提高。

由于天线的高度降低会使天线的阻抗带宽变窄，因此，本发明在降低天线高度的同时，在功率分配板2上设置了多级匹配网络，提高天线的阻抗带宽。该多级匹配网络就是由第四馈电端口204、第五馈电端口205、第六馈电端口206构成另一条馈电通路。通过修正该条馈电通路，可以实现带宽匹配。

本发明提供的天线，经过对辐射单元1及功率分配板2的优化，降低了天线的高度，该天线的高度如图5所示，将传统结构下的0.25个波长降到了0.08个波长的高度，可以表示为h＝0.08*λ，其中，λ＝c/f，c表示光速，f表示该天线工作的中心频率。本发明从整体上降低了天线的高度，有效缩小了天线的尺寸。

实施例二

本发明还提供了一种阵列天线，如双列同频天线。该同频天线包括左、右两列天线，为了便于观察及说明，将两列天线横过来如图6所示。该两列天线呈镜像对称分布，每列天线包括一反射板3、一功率分配板2及三辐射单元1。其中，功率辐射板2与反射板3固连，功率分配板2上的第三馈电端口203与一辐射单元1的第二馈电点1013相连，第四馈电端口204与该辐射单元1的第一馈电点1012相连；功率分配板2上的第二馈电端口202与另一辐射单元1的第二馈电点1013相连，第五馈电端口205与该辐射单元1的第一馈电点1012相连；功率分配板2上的第一馈电端口201与第三个辐射单元1的第二馈电点1013相连，第六馈电端口206与该辐射单元1的第一馈电点1012相连。

该双列同频天线可工作在3.4ghz～3.6ghz的频段之间，以该工作频段为例，对该双列同频天线中的一列天线的驻波比、隔离度、水平面和垂直面波束宽度、水平面交叉极化比及增益进行仿真测试。如图7所示，该同频天线的两路极化端口的驻波比均小于1.5，表明该天线在3.4ghz～3.6ghz的频段范围内匹配良好。如图8所示，该同频天线的两路极化端口的隔离度大于23db，表明该天线在3.4ghz～3.6ghz的频段范围内隔离良好。如图9所示，该同频天线的水平面波束宽度为69°～72°之间，垂直面波束宽度在26°～28°之间，表明该天线在3.4ghz～3.6ghz的频段范围内水平面波束收敛性很好。如图10所示，该同频天线的轴向交叉极化比大于20db，扇区交叉极化比大于10db，表明该天线在3.4ghz～3.6ghz的频段范围内水平面交叉极化比良好。如图11所示，该天线的增益大于11.95db，且工作频率大于3.52ghz后的增益呈递增的趋势，表明该天线在3.4ghz～3.6ghz的频段范围内的增益很好。相同工作频段下，另一列天线的仿真效果类似。

综上，本发明提供的双极化低剖面微基站天线，可单独工作，也可进行组阵实现阵列天线工作，还可进行单频或多频工作，该基站天线的结构简单、易于实现，批量生产时一次性互调良率高，有利于天线的批量生产一致性，且降低生产成本的同时，满足基站天线的行业标准。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。