低剖面双极化基站天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线技术领域，设及一种双极化基站天线，特别设及一种基于人工磁 导体反射板的低剖面双极化基站天线，可应用于移动通信基站天线领域中。
【背景技术】
[0002] 移动通信技术给人类带来了快捷的信息沟通，同时需求的增加亦推动了移动通信 技术的蓬勃发展。第一代的模拟移动通信系统逐渐淡出我们的视野，到第二代的数字移动 通信系统方兴未艾，再到第=代的宽带移动通信系统全世界范围内建设，第四代移动通信 技术的试验和建设也如火如茶。近年来，为了实现频率复用、减小基站尺寸、抵抗多径衰落 和提高通信系统容量，±45°双极化天线的极化分集技术逐渐代替单极化天线的空间分集 技术。但是，移动通信技术的快速发展也使得现有基站的数量成倍的增加。选址、安装困难， 视觉污染，用户对基站福射的担忧成为亟待解决的问题。该就要求天线在实现宽频带、双极 化的同时具有小型化、低剖面、经济、环境友好等特点。
[0003] 传统的双极化基站天线分为贴片基站天线和交叉振子基站天线两类。为了实现宽 带双极化，贴片基站天线多采用多层介质板叠加的结构形式，使得天线损耗大且隔离度低。 交叉振子基站天线包括福射振子、馈电己伦、反射板=部分，馈电己伦多采用直立结构，介 于反射板和福射振子之间，起到不平衡-平衡馈电和支撑福射振子的作用。反射板采用大 尺寸带边墙的电导体结构。如中国专利，授权号CN202004160U名称为"双极化组合T型匹 配振子基站天线"，该发明公开了一种宽带高增益高隔离度双极化天线，其结构如图1所示， 该天线包括T型匹配福射振子、金属平衡-不平衡转换器、接地板=部分。四个T型匹配振 子在馈电端串联连接并组成双极化天线单元。两个金属平衡-不平衡转换器相互正交，起 到对T型匹配振子的平衡激励和支撑作用。接地板设置有边墙，且距离T型匹配振子的高 度大约为四分之一中屯、频率波长，用于调节波瓣宽度。在特定的工作频段内，该基站天线的 剖面较高且反射板尺寸较大，不利于基站天线的小型化，限制了其在新一代移动通信基站 天线领域的应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述已有基站天线存在的缺陷，提出一种低剖面双极化基 站天线，用于解决现有双极化基站天线剖面较高、反射板尺寸较大所带来的不利于小型化 的技术问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为；一种低剖面双极化基站天线，包括福 射振子、馈电己伦和反射板；所述福射振子采用±45°双极化平面振子1，所述馈电己伦采 用±45°平面馈电探针2,所述反射板采用人工磁导体反射板3 ;在该人工磁导体反射板3 的正上方设置有通过四个支撑柱5固定的介质材料板6 ;在该介质材料板6的上表面印制 有+45°平面馈电探针，在其下表面印制有-45°平面馈电探针和±45°双极化平面振子， 两个平面馈电探针在竖直投影方向上正交；两个平面振子均通过同轴线4激励，该同轴线4 输出端的内巧和外巧分别与±45。平面馈电探针2和±45。双极化平面振子1相连。
[0006] 上述的低剖面双极化基站天线，人工磁导体反射板3包括反射介质板31、方形贴 片32和地板33 ;所述反射介质板31的厚度为hi,4. 4mm《hi《5. 2mm;其上表面印制有 NXN个方形贴片32阵列，方形贴片的边长为L4,14mm《L3《16mm，相邻方形贴片间距为 gl，1mm《gl《1. 2mm，方形贴片阵列的阶数为N，6《N《8;反射介质板31的下表面印制 有地板33。
[0007] 上述的低剖面双极化基站天线，介质材料板6下表面和人工磁导体反射板3上表 面之间的距离为H，H的取值范围为9. 5~11. 5mm。
[000引上述的低剖面双极化基站天线，±45°双极化平面振子1均由两个关于介质材料 板6中屯、对称的近似八边形振子臂组成，该近似八边形振子臂的中屯、位置设置有空隙，用 于实现小型化；四个近似八边形振子臂排列成一个中屯、留有正方形区域的十字型结构。
[0009] 上述的低剖面双极化基站天线，±45°平面馈电探针2均采用矩形结构，其长度 L3取值范围为4~6mm，宽W3取值范围为1~1. 5mm，±45。平面馈电探针2分别关于介 质材料板6中屯、对称，其竖直投影位于四个近似八边形振子臂围成的正方形区域内。
[0010] 上述的低剖面双极化基站天线，同轴线4的输入端分别与各自对应的SMA接头相 连，该SMA接头置于人工磁导体反射板3下方，形成底部馈电结构。
[0011] 上述的低剖面双极化基站天线，支撑柱妨采用非金属材料。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0013] 1)本发明的反射板由于采用在反射介质板的上下表面分别印制周期性贴片单元 和地板的结构，该结构具有磁导体的零反射相位特性和波束聚集特性，相对于现有的金属 反射板，零反射相位特性能缩短入射波与反射波同相叠加的波程，进而有效地降低天线的 剖面高度；波束聚集特性能控制天线的波瓣宽度，进而缩减反射板的尺寸。
[0014] 2)本发明的±45°双极化平面振子由于在中屯、位置设置有空隙，在同等面积下 延长了电流路径，保证福射性能的同时，实现了福射振子的小型化，有利于进一步地缩减反 射板的尺寸。
[0015] 3)本发明的±45°双极化平面振子和±45°平面馈电探针由于均印刷在同一个 介质材料板上，并直接由同轴线激励，无需额外的匹配网络，与现有技术采用的平衡-不平 衡转换器的馈电结构相比，实现了天线的平面化，有效地增加了天线的可集成性，降低了大 规模制造的成本。
【附图说明】
[0016] 图1是现有基站天线的整体结构示意图；
[0017] 图2是本发明的整体结构示意图；
[0018] 图3是本发明福射振子和馈电探针结构仰视示意图；
[0019] 图4是本发明人工磁导体反射板结构示意图；
[0020] 图5是本发明实施例1的反射系数和隔离度的仿真曲线图；
[0021] 图6是本发明实施例1的+45°振子单端口馈电，在不同频点时的水平面方向图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
[0023] 实施例1 ;
[0024] 参照图2,本发明包括±45。双极化平面振子1、±45。平面馈电探针2、人工磁 导体反射板3、同轴线4、支撑柱5和介质材料板6 ;介质材料板6采用介电常数为2. 2的 Rogers5880材料，表面形状为正方形，其边长L为37. 4mm，厚度h为0.508mm，在其+45°角 平分线上开有金属化通孔；在该介质材料板6的上表面印制+45°平面馈电探针，在其下表 面印制-45°平面馈电探针和±45°双极化平面振子，用于实现平面化，降低大规模加工 的成本；人工磁导体反射板3由上层贴片、中层介质和下层地板构成，其中屯、设置有馈电通 孔，该人工磁导体反射板3通过四个支撑柱5固定在该介质材料板6正下方，用于形成单向 反射，两者距离H为10. 5mm，并且人工磁导体反射板3的四边与介质材料板6的四边平行， 用于保证福射方向图的对称性；所述支撑柱5采用塑料材质，也可W采用其他非金属材料， 用于避免影响天线福射性能；两个同轴线4输出端的内巧和外巧分别与±45°平面馈电探 针2和±45°双极化平面振子1相连，其输入端分别与相对应的SMA接头相连并置于所述 人工磁导体反射板3正下方，形成底部馈电结构，减小了馈源福射对天线性能的影响。
[0025] 参照图3, ±45。双极化平面振子1由福射振子臂al、a2、a3和a4组成，该四个福 射振子臂al、a2、a3和a4均采用金属锻铜，排列成一个中屯、留有正方形区域的十字型结构； 福射振子臂al和a2、a3和a4分别关于介质材料板中屯、对称并分别构成±45°极化平面 振子；其中，福射振子臂al和a3呈正交关系，即夹角0为90°，福射振子臂al和a3构成 长度L2为9. 3mm，宽度W2为1mm的缝隙，用于调节天线阻抗带宽；福射振子臂al和a4、a2 和a3、a2和a4的关系同福射振子