tanS3、），以保护天线内部部件，如图l〇(a)-(d)所示。
[0084] 本发明通过采用分形结构实现了振子单元尺寸小型化；通过高介电常数的厚衬 底基板实现了天线整体低剖面（〇. 178 · λ);通过采用特殊边缘形状的地板实现了后瓣/ 旁瓣显著抑制，极大地提高了交叉极化比（彡50dB)和前后向比（彡27dB);通过地板内 表面增设平行隔板阵列实现了一对常规交叉振子所无法达到的高增益（IOdBi)和高效率 (彡95%);通过特殊阻抗空气同轴线实现了带内的良好匹配（IS 11I彡-15dB)。
[0085] 所述闵科斯基分形辐射体包括耳状体、延伸段、背面焊盘，采用印刷电路工艺或压 铸工艺一体加工成型。
[0086] 所述低剖面高增益分形小型基站天线的直接馈电同轴线采用定制的非标准50 Ω 或75Ω阻抗同轴线如空气同轴线，且外导体自焊点延伸一段距离后再断开。
[0087] 优选地，所述低剖面高增益分形小型基站天线实际馈电同轴线采用标准50 Ω阻 抗同轴线，连接头为50 Ω的SMA、BNC、TNC、N型等常见同轴连接头。
[0088] 所述低剖面高增益分形小型基站天线的反射板，包括周期性扼流结构和多卷曲 扼流结构分别选用金属材料，如紫铜（纯铜）、合金铜（如黄铜）、纯铝等优良导体制作；低 剖面高增益分形小型基站天线的周期性扼流板、多卷曲扼流板、扼流柱、平行隔板和反射板 采用分体式设计并用齿孔结构实现组装焊接。
[0089] 本发明与现有技术相比，其积极进步效果在于：一、独特地采用分形几何和耳状体 加载的方法，实现了辐射振子单元尺寸小型化（尺寸减小20% );二、采用高介电常数和大 厚度的衬底基板，以实现天线整体低剖面（〇. 178 · λ);三、反射板边缘采用周期性和多卷 曲扼流结构，实现了显著的后瓣抑制（FTBR彡27dB)和高交叉极化比（XPD彡50dB);四、反 射板内表面、振子单元上下两侧附设一组水平隔板，实现了常规单对交叉振子难以实现的 高增益G(IOdBi)、高效率n A(>95% )和高有效辐射功率比pe;五、等增益情况下，本设计比 两对交叉振子与普通梯形反射板构成的常规阵列长度减小约25%。
[0090] 本发明独特地采用分形辐射单元、高介电常数介质加载及特殊形状地板相结合的 方法，实现了常规小型基站天线小型化、低剖面、高增益G、高效率Tl A、高有效辐射功率比 Pe、低交叉极化XPD、高前后向比FTBR，以及良好的阻抗匹配和端口隔离度。另外，该方法还 具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单等特点，对于大型宏基站天线的小型化、高增 益、尚效率、低芳辦、尚如向后相比、尚交叉极化等性能指标提升也是适用和有效的。
[0091] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。
【主权项】
1. 一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，它包括天线罩、反射板组合体、 衬底基板、金属隔板阵、印刷有天线振子的介质基板以及与天线振子连接的馈电同轴馈线， 介质基板固定于衬底基板上，衬底基板、金属隔板阵设置在反射板组合体上； 天线振子包括左右、上下均对称的四片状单元，四片状单元中每对角上的两单元构成 一对偶极子，四片状单元构成交叉振子；每一片状单元是利用二次迭代I2方形冯?科赫分 形曲线首尾连接构造成一个闵科斯基分形环，然后将其填充为平面片，并在分形环的对角 线右上角或左上角构造一对以所述对角线为对称轴的耳状体，将其与分形环合并后形成； 反射板组合体包括边缘内弯折的开口朝上的倒梯形金属反射板和倒梯形金属反射板 左右内侧边沿的周期性扼流结构和上下两侧边沿的多卷曲扼流结构；周期性扼流结构包括 多块朝外倾斜设置的、等间距排列的金属板，多卷曲扼流结构包括竖直部分全部平行等间 隔排列的多弯折金属板； 金属隔板阵包括分设于在倒梯形金属反射板内表面、衬底基板上下两侧的两组金属隔 板组，每组金属隔板组包括若干组直立于的倒梯形金属反射板上的、水平排列的金属隔板。2. 根据权利要求1所述的一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，其特征 在于，所述介质基板选用介电常数E1^ 1= 2. O~4.0、损耗tan 5 1彡〇.〇〇1、厚度为T1 = 2mm~4mm的介质材料。3. 根据权利要求1所述的一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，衬底基 板选用介电常数e a= 6. 0~12. 0、损耗tan 5 0. 001和板厚为T 2= 4mm~8mm的介 质材料。4. 根据权利要求1所述的一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，所述衬 底基板的两侧边沿各设置有一排金属柱来实现与倒梯形金属反射板固定。5. 根据权利要求1所述的一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，所述介 质基板通过固定于衬底基板上的支撑柱来支撑固定。6. 根据权利要求1所述的一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，所述馈 电同轴馈线采用50Q或75Q阻抗的空气同轴线，且空气同轴线的外导体自与天线振子的 焊点延伸一段距离后再断开。7. -种如权利要求1-6任意一项所述的低剖面高增益分形小型基站天线的设计方法， 其特征在于，它包括以下步骤：步骤一，用四条二次迭代I 2方形冯?科赫分形曲线首尾连接 构造一个闵科斯基分形环，然后将其填充为平面片； 步骤二，在平面片的闵科斯基分形环+45°对角线右上角构造以一对以之为对称轴的 耳状体；将其与分形环合并后再分别进行水平和竖直对称复制，构成左右、上下均对称的四 片状单元；其中对角上的两单元构成一对偶极子，四单元便构成两对±45°排列的交叉振 子，以实现±45°双线极化福射； 步骤三，采用印刷电路工艺将天线图案印制到方形双面介质基板顶面，在底面印制出 同轴芯线焊盘； 步骤四，在基板中央靠近交叉振子对角点位置钻出两对大小圆孔以供馈电同轴馈线外 内导体穿过，在基板边缘各顶点处则分别钻出供金属调谐短粧和介质支撑杆穿过的两个圆 孔； 步骤五，在天线基板下方放置一块无敷铜的衬底基板，在左右两侧边缘各钻一排对称 圆孔，安装金属扼流柱； 步骤六，在衬底基板下方放置一带卷边的倒梯形金属反射板，反射板左右、上下两侧边 缘分别采用周期性扼流结构和多卷曲扼流结构；左右内侧边沿的周期性扼流结构包括多块 朝外倾斜、等间距排列的金属板；上下两侧边沿的多卷曲扼流结构是一块金属板向内90° 弯折数次后朝外90°弯折一次，然后再连续向内90°弯折数次，使得竖直部分全部平行等 间隔排列； 步骤七，在反射板内表面衬底基板上下两侧分别设置至少三组直立的、水平排列的金 属隔板，隔板底端与反射板相连，使得隔板顶端表面电流与振子表面电流同向和同相； 步骤八，采用两根空气同轴线分别对交叉振子馈电，同轴线外内导体穿过步骤四的大 小圆孔并分别与圆孔所在振子的两臂焊接，内导体末端还需与基板背面的金属焊盘焊接； 两同轴线的外导体穿过振子一臂上的大圆孔后，往前延续一段距离再断开； 步骤九，在交叉振子上方放置一天线罩。8. 根据权利要求7所述的低剖面高增益分形小型基站天线的设计方法，其特征在于， 所述闵科斯基分形环单元在其右上角的耳状体的对角线右上方向设置延伸导体段和竖直 调谐短柱。9. 根据权利要求7所述的低剖面高增益分形小型基站天线的设计方法，其特征在于， 所述闵科斯基分形环的耳状体、方形双面介质基板背面的焊盘，采用印刷电路工艺或压铸 工艺一体加工成型。10. 根据权利要求7所述的低剖面高增益分形小型基站天线的设计方法，其特征在于， 所述周期性扼流结构、多卷曲扼流结构、金属扼流柱、金属隔板和反射板采用分体式设计并 用齿孔结构实现组装焊接。
【专利摘要】本发明公开了一种低剖面高增益分形小型基站天线，其特征在于，它包括天线罩、反射板组合体、衬底基板、金属隔板阵、印刷有天线振子的介质基板、与天线振子连接的馈电同轴馈线；天线振子包括左右、上下均对称的四片状单元，四片状单元中每对角上的两单元构成一对偶极子，四片状单元构成交叉振子；利用二次迭代I2方形冯·科赫分形曲线首尾连接构造成一个闵科斯基分形环，然后填充为平面片，并在分形环的对角线右上角或左上角构造一对以对角线为对称轴的耳状体，将其与分形环合并后形成。本发明通过对分形小型基站天线结构的合理设计，实现低剖面后瓣显著抑制、前后向比和交叉极化比显著提高；实现了一对常规交叉振子无法达到的高增益和高效率。
【IPC分类】H01Q1/28, H01Q19/10
【公开号】CN105048066
【申请号】CN201510254033
【发明人】李道铁
【申请人】广东盛路通信科技股份有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月15日