基于AMC结构的多制式融合天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种基于amc结构的多制式融合天线。

背景技术

在现代移动通信技术中，移动基站是移动网络的基本单元，而基站天线直接影响信号的覆盖及网络的性能。特别是进入到4g/5g以后，基站部署越来越困难，基于amc结构的多制式融合天线越来越复杂。

基站天线发展到4g及5g的融合时，由于频段较多，涉及690mhz-960mhz，1.69ghz-2.69ghz，3.3ghz-3.8ghz，4.4ghz-5.2ghz；而当天线频率大于3ghz以后，由于表面波的存在，天线前向主瓣会出现比较明显的纹波。特别是主瓣纹波会导致某些方向增益下降，副瓣上升，降低网络性能。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种基于amc结构的多制式融合天线，能够降低表面波对5g网络的影响，便于在同一基站天线上集成第二辐射单元及第一辐射单元，有利于基站天线小型化发展及在有限空间内的布置。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种基于amc结构的多制式融合天线，包括：介质基板，所述介质基板包括第一板面及与所述第一板面相对的第二板面，所述介质基板设有设置于所述第一板面上的第一金属反射层、设置于所述第二板面的第二金属反射层、以及间隔设置于所述第二金属反射层的两侧的两个amc结构，两个所述amc结构均设置于所述第二板面上；能工作于5g网络制式的第一天线阵列，所述第一天线阵列包括设置于所述第二金属反射层上的多个第一辐射单元；及能工作于4g网络制式的第二天线阵列，所述第二天线阵列包括设置于所述第二板面上、且与所述第一辐射单元相错开的多个第二辐射单元；其中，各所述第一辐射单元的工作频率在amc结构的禁带范围之内，而所述第二辐射单元的工作频率在amc结构的禁带范围之外。

上述基于amc结构的多制式融合天线工作时，第一辐射单元会产生正向的辐射和沿反射底板传播的表面波，二者叠加在主瓣附近产生纹波。通过在第二金属反射层的两侧设置amc结构，利用amc(artificialmagneticconductor，人工磁导体)结构的电磁阻带和高阻抗特性，抑制沿介质基板表面传播的表面波，减少表面波对前向辐射波的叠加影响，降低前向主瓣纹波，优化5g网络性能。同时对于第二辐射单元，其工作频率不在amc结构的阻带范围内，不影响4g网络性能。如此可以在同一基站天线上集成第二辐射单元及第一辐射单元，有利于基站天线小型化发展及在有限空间内的布置。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施方式中，所述第一辐射单元为贴片单元；所述第二辐射单元包括呈交叉极化的两对偶极子及对应支承所述偶极子的馈电巴伦，所述馈电巴伦设置于所述amc结构之间，使得所述偶极子设置于所述amc结构及所述贴片单元的上方。如此设置，使得第一辐射单元与第二辐射单元更容易进行错开设置，且更加紧凑的设置于介质基板上。

在其中一个实施方式中，所述amc结构包括多个金属反射层及与所述金属反射层一一对应的金属化过孔，所有所述金属反射层均通过所述金属化过孔与所述第一金属反射层导通，且所有所述金属反射层设置于所述第一金属反射层上方，所有相邻的两个所述金属反射层之间存在电磁耦合间隙。相邻的两个所述金属反射层之间存在电磁耦合间隙等效于一个电容，金属化过孔等效为一个电感，如此电容电感组成一个谐振回路，二者的值决定amc结构的禁带宽度，进而便于调整amc结构的禁带宽度，使得amc结构的禁带宽度包括第一辐射单元的工作频率，而不包含第二辐射单元的工作频率。

在其中一个实施方式中，所述第二金属反射层的两侧分别设有至少六列所述金属反射层。能够获得更好的改善波纹效果。

在其中一个实施方式中，所述金属反射层呈正方形状，所述介质基板的介电常数为4.2时，所述金属反射层的边长w为0.08λ-0.13λ，所述电磁耦合间隙g为0.001λ-0.003λ，所述介质基板的厚度为0.01λ-0.04λ，所述金属化过孔的外半径r为0.005λ-0.007λ。

在其中一个实施方式中，所述金属反射层的边长w为0.11λ，所述电磁耦合间隙g为0.002λ，所述介质基板的厚度为0.03λ，所述金属化过孔的外半径r为0.006λ。

在其中一个实施方式中，所述介质基板为注塑件，所述第一金属反射层及所述第二金属反射层均为电镀金属层。如此能够降低本基站天线的制造成本。

在其中一个实施方式中，所述第二金属层及两个所述amc结构沿所述第二板面的宽度方向设置。进而使得该amc能够更好的抑制沿介质基板表面传播的表面波，减少表面波对前向辐射波的叠加影响，降低前向主瓣纹波。

在其中一个实施方式中，所述基于amc结构的多制式融合天线还包括间隔设置于所述第二金属反射层的两侧的两个第一侧板、以及间隔设置于所述第二板面的两侧的两个第二侧板，所述第一侧板设置于所述amc结构与所述第二金属反射层之间，所述第二侧板设置于所述amc结构的外侧。利用第一侧板及第二侧板形成天线的边界，用于调节方向图。

在其中一个实施方式中，所述第一侧板及所述第二侧板的外侧均设有第三金属反射层。进而与第一金属反射层共同形成金属地，起到普通金属反射板的作用。

附图说明

图1为一实施例中的基于amc结构的多制式融合天线的俯视示意图；

图2为图1所示的基站天线的侧视示意图；

图3为图2所示a的局部放大示意图；

图4是本实施例的基于amc结构的多制式融合天线的电气性能测试曲线示意图。

附图标记说明：

100、介质基板，110、第一板面，120、第二板面，130、第一金属反射层，140、第二金属反射层，150、amc结构，152、金属反射层，154、金属化过孔，156、电磁耦合间隙，200、第一辐射单元，300、第二辐射单元，400、第一侧板，500、第二侧板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。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居中元件。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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方式的目的，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。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图3所示，该基于amc结构的多制式融合天线，包括：介质基板100，介质基板100包括第一板面110及与第一板面110相对的第二板面120，介质基板100设有设置于第一板面110上的第一金属反射层130、设置于第二板面120的第二金属反射层140、以及间隔设置于第二金属反射层140的两侧的两个amc结构150，两个amc结构150均设置于第二板面120上；能工作于5g网络制式的第一天线阵列(未标注)，第一天线阵列包括设置于第二金属反射层140上的多个第一辐射单元200；及能工作于4g网络制式的第二天线阵列(未标注)，第二天线阵列包括设置于所述第二板面120上、且与第一辐射单元200相错开的多个第二辐射单元300；其中，第一辐射单元200的工作频率在amc结构150的禁带宽度之内，而第二辐射单元300的工作频率在amc结构150的禁带宽度之外。

上述基于amc结构的多制式融合天线工作时，第一辐射单元200会产生正向的辐射和沿反射底板传播的表面波，二者叠加在主瓣附近产生纹波。通过在第二金属反射层140的两侧设置amc结构150，利用amc(artificialmagneticconductor，人工磁导体)结构的电磁阻带和高阻抗特性，抑制沿介质基板100表面传播的表面波，减少表面波对前向辐射波的叠加影响，降低前向主瓣纹波，优化5g网络性能。同时对于第二辐射单元300，其工作频率不在amc结构150的阻带范围内，不影响4g网络性能。如此可以在同一基站天线上集成第二辐射单元300及第一辐射单元200，在提升了天线的辐射性能的情况下，还有利于基站天线小型化发展及在有限空间内的布置。

需要说明的的是，第一辐射单元200是指能够满足5g移动网络要求的辐射单元；第二辐射单元300是指能够满足4g移动网络要求的辐射单元；第一金属反射层130、第二金属反射层140及第三金属反射层可以利用现有技术设置于对应位置上，如电镀、印刷显影等。

具体地，该第一辐射单元200的工作频率为3.3ghz-3.8ghz或4.4ghz-5.2ghz，第二辐射单元300的工作频率为690mhz-960mhz或1.69ghz-2.69ghz；该amc结构150的禁带宽度大于3ghz。当然了，第一辐射单元200及第二辐射单元300还可以有其他工作频率，包括但不仅限于上述范围。

具体到本实施例中，第二金属反射层140设置于第二板面120的宽度中部。

该第一辐射单元200可为普通的对称振子或贴片单元，置于反射底板的中部，并且包含连接它们的功分网络；第二辐射单元300为普通的对称振子，可置于第一辐射单元200之间或两旁，或置于两侧的amc结构150层之上。

具体地，如图1及图2所示，第一辐射单元200为贴片单元(未标注)；第二辐射单元300呈交叉极化的两对偶极子(未标注)及对应支承偶极子的馈电巴伦(未标注)，馈电巴伦(未标注)设置于amc结构150之间，使得偶极子设置于amc结构150及贴片单元的上。如此设置使得第一辐射单元200与第二辐射单元300更容易进行错开，且在介质基板100纵向间隔错开设置，使得第一辐射单元200与第二辐射单元300更加紧凑的设置于介质基板100上，有利于基站天线小型化发展。

需要说明的是，“馈电巴伦(未标注)设置于amc结构150之间”是指馈电巴伦直接固定在介质基板上而不直接固定在amc结构上，然后amc结构再围设于馈电巴伦的外边缘。amc结构可以与馈电巴伦接触，也可以不与馈电巴伦接触，在此不做限制。

在上述任一实施例的基础上，如图1及图3所示，amc结构150包括多个金属反射层152及与金属反射层152一一对应的金属化过孔154，所有金属反射层152均通过金属化过孔154与第一金属反射层130导通，且所有金属反射层152设置于第一金属反射层130上方，所有相邻的两个金属反射层152之间存在电磁耦合间隙156。相邻的两个金属反射层152之间存在电磁耦合间隙156等效于一个电容，金属化过孔154等效为一个电感，如此电容电感组成一个谐振回路，二者的值决定amc结构150的禁带宽度，进而便于调整amc结构150的禁带宽度，使得amc结构150的禁带宽度包括第一辐射单元200的工作频率，而不包含第二辐射单元300的工作频率。

进一步地，第二金属反射层140的两侧分别设有至少六列金属反射层152。如此能够获得更好的改善波纹效果。

更进一步地，介质基板100的介电常数为4.2时，金属反射层152的边长w为0.08λ-0.13λ，电磁耦合间隙156g为0.001λ-0.003λ，介质基板100的厚度为0.01λ-0.04λ，金属化过孔154的外半径r为0.005λ-0.007λ。在此范围上，获得改善波纹效果最好也最稳定，且该基站天线的整体性能也最优。具体实施例中，金属反射层152的边长w为0.11λ，电磁耦合间隙156g为0.002λ，介质基板100的厚度为0.03λ，金属化过孔154的外半径r为0.006λ，其效果，如图4所示。图4中的横坐标表示在水平面上的角度，纵坐标表示主极化参数，虚线表示传统的4g及5g的基站天线性能曲线，实线表示本申请基站天线的性能曲线。其中，λ为第一辐射单元工作频段的中心频率对应的波长。

在上述任一实施例的基础上，介质基板100为注塑件，第一金属反射层130及第二金属反射层140均为电镀金属层。使得该介质基板100可通过一体成型技术制造而成，具有更好强度，便于后期加工，能够降低本基站天线的制造成本。

具体地，第二金属层及两个amc结构150沿第二板面120的宽度方向设置。进而使得该amc能够更好的抑制沿介质基板100表面传播的表面波，减少表面波对前向辐射波的叠加影响，降低前向主瓣纹波。

在上述任一实施例的基础上，该基于amc结构的多制式融合天线还包括间隔设置于第二金属反射层140的两侧的两个第一侧板400、以及间隔设置于第二板面120的两侧的两个第二侧板500，第一侧板400设置于amc结构150与第二金属反射层140之间，第二侧板500设置于amc结构150的外侧。利用第一侧板400及第二侧板500形成天线的边界，用于调节方向图。

进一步地，第一侧板400及第二侧板500的外侧均设有第三金属反射层(未示出)。进而与第一金属反射层130共同形成金属地，起到普通金属反射板的作用。

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。