一种具有高前后比的直立基站天线及通信设备

1.本实用新型涉及移动通信领域，具体涉及一种具有高前后比的直立基站天线及通信设备。


背景技术：

2.随着移动通信技术的发展，用户对通信的需求也越来越大，提高移动通信系统的容量显得尤为重要。蜂窝移动通信系统可以实现频率复用，大大提高了系统的容量。使用相同的频率来传输不同的数据，在提高了频率利用率的同时，对于使用相同频率的不同基站间难免会产生干扰，这些干扰会导致切换关系混乱，严重时会产生掉话。
3.为了提高移动通信的质量，在实际应用中要求尽量减小同信道干扰，对于使用相同频率的小区，在保证本小区辐射强度的同时要尽可能减小对同频小区的辐射。这就要求基站天线具有良好的方向性，只有提高了天线的前后比才能保证天线只对基站需要覆盖的小区辐射尽可能高的电平，对使用相同频率的其它基站辐射尽可能低的电平。提高天线前后比传统的方法是增大反射板，但增大反射板的同时会使天线的尺寸变大，天线尺寸的增大不仅占用了空间，也提高了成本。在实际工程应用在，控制天线大小的同时提高天线的前后比显得尤为重要。
4.目前，限于技术水平，在通信系统中使用的基站天线反射板面积普遍较大，不符合移动通信系统的使用要求。若一辐基站天线可以在控制尺寸大小的同时有较高的前后比，从而大大提高空间利用率。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种具有高前后比的直立基站天线及通信设备。
6.本实用新型采用如下技术方案：
7.一种具有高前后比的直立基站天线，包括反射板、金属环、金属围边及天线辐射单元，所述天线辐射单元设置在反射板上，所述金属环设置在反射板的上方，嵌套在天线辐射单元周围，所述反射板的四周设置金属围边，所述金属围边开槽。
8.进一步，所述金属环为八边形，所述八边形包括四条第一边及四条第二边，第一边及第二边交替设置。
9.进一步，第一边及第二边均为梯形结构，第二边的长度大于第一边的长度，第一边的宽度大于第二边的宽度。
10.进一步，所述天线辐射单元包括天线介质基板、馈电结构及辐射振子，所述天线介质基板包括第一介质基板及第二介质基板，所述辐射振子包括第一辐射振子及第二辐射振子，所述馈电结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一介质基板及第二介质基板相互嵌套，呈十字交叉固定在反射板中央位置，所述第一辐射振子及第二辐射振子分别印刷在第一介质基板及第二介质基板正面，所述第一馈线及第二馈线分别印刷在第一介质基板及第二介
质基板背面，所述第一辐射振子构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二辐射振子构成-45度极化振子，由第二馈线馈电。
11.进一步，所述第一辐射振子及第二辐射振子结构相同，均由两个向下倾斜的振子臂构成。
12.进一步，振子臂向下的倾斜角度为20度。
13.进一步，每个振子臂的上半部分开有一条矩形缝隙，将振子臂分为两个部分。
14.进一步，所述金属围边由四块矩形板构成。
15.进一步，每个矩形板设置两组槽，一组槽是关于矩形板中心线对称且形状相同的两个槽，另一组槽是设置在矩形板中心线两侧且形状不同的两个槽，所述另一组槽设置在一组两个槽之间。
16.一种通信设备，包括所述的直立基站天线。
17.本实用新型的有益效果：
18.(1)本天线前后比达到25db，覆盖690-960mhz,适用于lte700,cdma800和gsm900频段。
19.(2)本天线在反射板上设置金属围边，能抑制了地板上表面波的存在，减少了地板边缘表面波的衍射，也提高了天线的前后比。
20.(3)并且金属围边开有不规则槽，延长电流路径，有效提高前后比。
21.(4)本天线设置金属环及矩形缝隙，有效提高天线增益。
22.(5)本实用新型辐射体结构新颖，制作方便。
附图说明
23.图1是本实用新型的结构示意图；
24.图2是本实用新型的正视图；
25.图3是本实用新型的辐射单元示意图；
26.图4是本实用新型金属环结构示意图；
27.图5是本实用新型的高前后比直立基站天线的前后比。
28.图6是本实用新型的高前后比直立基站天线的阻抗带宽。
具体实施方式
29.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
30.实施例1
31.如图1-图6所示，一种具有高前后比的直立基站天线，包括反射板2、金属环4、金属围边3和天线辐射单元1，所述金属环4印刷在介质基板6上，所述介质基板通过支撑柱5固定在反射板2上方，本实施例中两者相距75mm,所述支撑柱均为绝缘塑料柱。
32.所述天线辐射单元包括第一辐射振子7a、第二辐射振子7b、天线介质基板及馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线8a及第二馈线8b，所述天线介质基板包括第一介质基板9a及第二介质基板9b，所述第一辐射振子及第二辐射振子分别印刷在第一介质基板及第二介质基板正面，所述第一馈线及第二馈线分别印刷在第一介质基板及第二介质基板背面，
所述第一辐射振子构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二辐射振子构成-45度极化振子，由第二馈线馈电。
33.所述第一馈线及第二馈线结构相同，大小尺寸也相同，两者相互垂直。
34.所述反射板与天线辐射单元顶端的距离为0.2λ
l-0.3λ
l
，其中λ
l
为该宽带基站天线中心频率0.83ghz在自由空间中所对应波长。
35.所述第一介质基板及第二介质基板相互嵌套，呈十字交叉固定在反射板正中央。
36.如图1所示，每个辐射振子的上边缘类似为三角形的两条腰，其向下倾斜角度为20度，倾斜角度对天线的s参数及前后比都有影响，本实施例中仿真的倾斜角度为最优。
37.进一步，第一辐射振子及第二辐射振子均由两个振子臂构成，每个振子臂开有一条矩形缝隙，矩形缝隙提高天线的增益。矩形缝隙位于天线高度的约四分之三处，矩形宽度约为5mm。该矩形缝隙将天线分割为半部分对天线的辐射起到了引向作用，提高天线的增益。
38.所述金属环为八边形，金属环的高度与矩形开槽高度相当，位置约为天线高度四分之三处。天线的增益有所下降，金属环的效果将天线引导向正面辐射，提高了天线的增益，起到类似引向器的作用，同时提高了天线低频段的前后比。
39.进一步，八边形由两种尺寸的边交替设置构成，分别为第一边及第二边，第一边为粗边，第二边为细边。由于是环状结构，第一边及第二边均为类梯形，第一边的上底为66.5mm，下底为77.8mm,其高度大于第二边。所述第二边的上底为70mm，下底为96mm。
40.为了进一步实现高前后比的效果，本天线在金属围边上设有开槽，金属围边由四块矩形板竖直设置在反射板上构成，金属围边的形状与反射板相同，均为正方形。每块矩形板的开槽相同，包括两组槽，每组包括两个槽，第一组两个槽关于矩形板中心线对称设置，且形状相同，均为长条形，第二组的两个槽设置在矩形板中心线的两侧，且形状不同。第二组的两个槽位于第一组两个槽之间。开槽的作用是延长了电流在围边上的路径，开槽后的一块围边物理路径长度约为420mm，天线工作时在其上感应电流的路径介于天线工作频段的一个波长(313mm-435mm)之间，使得感应电流产生的场与原天线产生的向后辐射的场抵消，从而减小了天线向后的辐射，提高了前后比。但是开槽同时也会对天线的阻抗匹配有影响，所以如何设置槽的组数、尺寸及位置非常关键。
41.本实施例中矩形板的长度为195mm，宽度为50mm，第一组槽为长条形，其长度为40mm，第二组槽的长度为40mm，两两互相独立没有连接。
42.所述介质基板6采用高频板材r04350b，厚度为0.76mm,相对介电常数为3.45，中间开有八边形空洞，以嵌套在所述辐射单元四周。
43.所述反射板为正方形，边长为198mm。
44.如图5及图6所示，本实施例1天线具有690-960mhz的阻抗带宽，回波损耗达15db，可完全覆盖lte700,cdma800和gsm900频段，并且在该带宽上隔离度达到30db以上,前后比达到25db。
45.本直立基站天线具有结构新颖，直立结构，制作简单，天线尺寸小，前后比高，交叉极化小等特点。
46.实施例2
47.一种通信设备，包括如实施例1所述的天线。
48.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。