一种小型化多端口高抑制基站天线的制作方法

1.本发明涉及基站天线技术领域，尤其涉及一种小型化多端口高抑制基站天线。


背景技术：

2.伴随着lte网络的深入建设，对移动信号覆盖率提出了更高的要求。目前，随着移动通讯的发展，频谱的资源越来越紧张。在铁塔资源有限的情况下，急需一款多端口超宽频基站天线满足市场需求。
3.基站天线作为移动通讯的主要组成部分，基站天线的性能直接影响着整个通讯系统的质量，并且频段越低的基站天线尺寸越大，重量随之增加，天线安装越发困难；天线越小会导致频带之间的越区干扰，在此背景下，为了满足市场需求，天线需要小型化设计，以减少天线的重量，减少迎风面积；多端口小型化天线在天线安装、使用安全、资源利用率方面有着巨大的优势。
4.现有技术中，低频多端口天线设计一般采用2列或者3列以上低频直线阵列肩并肩排列，通过缩小两列直线阵列之间的距离来实现小型化，同时会辅以一些特殊的边界或者元器件来减少这种普通的小型化设计带来的多列阵元之间的互耦，但这种设计对于天线指标提升有限，尤其在水平波束宽度以及前后比指标上，由于两列之间的横向距离太近，互耦增大，在较低的频段会带来水平波束宽度偏宽，容易带来越区干扰，使得方向图和隔离度变差，辐射效率变低。
5.因此，如何在小型化的基础上进一步保证天线的性能，也已经成为天线设计者的重要研究方向。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中小型化设计导致基站天线性能变差的问题，本发明提供一种小型化多端口高抑制基站天线，该基站天线通过采用两种组合辐射单元组阵，在小型化设计基础上降低水平波束宽度，提高前后比的多端口小型化天线组阵方式，并且提高了阵列之间的抑制，降低越区干扰，提高辐射效率，解决了现有技术中小型化设计导致基站天线性能变差的问题。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种小型化多端口高抑制基站天线，包括金属反射板，以及设置于所述金属反射板上的三个低频辐射阵列；每一所述低频辐射阵列均包括若干大口径辐射单元和若干小口径辐射单元，且每一所述低频辐射阵列均为非直线阵列。
9.可选地，三个所述低频辐射阵列为第一低频辐射阵列、第二低频辐射阵列、第三低频辐射阵列，所述第一低频辐射阵列与所述第二低频辐射阵列肩并肩放置；所述第一低频辐射阵列与所述第三低频辐射阵列上下放置。
10.可选地，每一所述低频辐射阵列中所述大口径辐射单元的数量均大于所述小口径辐射单元的数量。
11.可选地，每一所述低频辐射阵列中所述大口径辐射单元的数量至少为三个，所述小口径辐射单元的数量至少为一个。
12.可选地，每一所述低频辐射阵列中均至少有一个所述小口径辐射单元产生阵列偏移，且产生阵列偏移的所述小口径辐射单元均分布于同一直线。
13.可选地，产生阵列偏移的所述小口径辐射单元，偏移距离为0.45～0.55倍基站天线工作频段中心频点f1的波长。
14.可选地，所述金属反射板包括底板，以及设置于所述底板两侧的侧板；所述底板宽度w1为基站天线工作频段中心频点f1的1.45～1.55倍波长；所述侧板的高度h1为基站天线工作频段中心频点f1的0.09～0.15倍波长。
15.可选地，相邻所述低频辐射阵列之间设置有隔离条边界。
16.可选地，所述隔离条边界为铝制板材。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明提供的小型化多端口高抑制基站天线，通过采用大口径辐射单元与小口径辐射单元组阵，结合非直线阵列分布方式以及每个阵列分布的位置，在金属反射板1上对各辐射单元进行合理布局，在小型化设计基础上降低水平波束宽度，提高前后比，并且提高了阵列之间的抑制，降低越区干扰，提高辐射效率；从而保证产品质量的前提下，产品变的更小，重量更轻，达到小型化目的。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
20.图1是本发明中小型化多端口高抑制基站天线的结构简图一；
21.图2是本发明中小型化多端口高抑制基站天线的结构简图二；
22.图3是本发明中小型化多端口高抑制基站天线的结构简图三；
23.图4是本发明中小型化多端口高抑制基站天线的结构简图四；
24.图5是本发明中基站天线的背面结构示意图；
25.图6是本发明中图1的右视图；
26.图7是本发明中大口径辐射单元的结构示意图；
27.图8是本发明中小口径辐射单元的结构示意图；
28.图9是本发明图1阵列中第一低频辐射阵列的频段中心频点的水平面实测方向图；
29.图10是本发明图1阵列中第二低频辐射阵列的频段中心频点的水平面实测方向图；
30.图11是本发明图1阵列中第三低频辐射阵列的频段中心频点的水平面实测方向图；
31.图12是本发明图1阵列中第一低频辐射阵列和第二低频辐射阵列的同频隔离抑制波形图；
32.图13是本发明图1阵列中第二低频辐射阵列和第三低频辐射阵列的同频隔离抑制波形图；
33.图14是本发明图1阵列中第一低频辐射阵列和第三低频辐射阵列的同频隔离抑制波形图。
34.图中：1-金属反射板；2-第一低频辐射阵列；21-第一大口径辐射单元；22-第一小口径辐射单元；3-第二低频辐射阵列；31-第二大口径辐射单元；32-第二小口径辐射单元；4-第三低频辐射阵列；41-第三大口径辐射单元；42-第三小口径辐射单元；5-隔离条边界；6-射频连接器；7-滤波器；8-合路器。
具体实施方式
35.现在对本发明作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
38.为解决现有技术中小型化设计导致基站天线性能变差的问题，本发明提供一种小型化多端口高抑制基站天线，参见图1-图4所示，该小型化多端口高抑制基站天线包括金属反射板1，以及设置于金属反射板1上的三个低频辐射阵列；本发明优选该三个低频辐射阵列的工作频段在0.69-0.96ghz区间，以f1分别为低频段的中心频点；每一低频辐射阵列均包括若干大口径辐射单元和若干小口径辐射单元，且每一低频辐射阵列均为非直线阵列，即每一低频辐射阵列中的所有辐射单元不是呈传统的直线分布，以便于在实现基站天线小型化的基础上保证基站天线的性能。
39.传统的低频辐射阵列，同一频段同一阵列只有一种口径的辐射单元，以便于保证天线性能。本发明中的低频辐射阵列与传统的低频辐射阵列相比，设计为两种口径的辐射单元组合的方式，有助于减少产品迎风面积，从而减小产品的尺寸；结合非直线阵列分布方式，再结合每个阵列的在反射板上的分布位置，不仅有助于改善性能指标，同时在空间上对尺寸进行了压缩，减小尺寸；进而在提高产品同频同极化隔离抑制，减少频段间的干扰，提高基站天线性能的基础上，实现小型化。
40.本发明提供的小型化多端口高抑制基站天线，通过采用大口径辐射单元与小口径辐射单元组阵，结合非直线阵列分布方式，在金属反射板1上对各辐射单元进行合理布局，在小型化设计基础上降低水平波束宽度，提高前后比，并且提高了阵列之间的抑制，降低越区干扰，提高辐射效率；从而保证产品质量的前提下，产品变的更小，重量更轻，达到小型化目的。
41.具体的，参见图1-图4所示，本发明优选三个低频辐射阵列为第一低频辐射阵列2、第二低频辐射阵列3、第三低频辐射阵列4，且第一低频辐射阵列2与第二低频辐射阵列3肩并肩放置；第一低频辐射阵列2与第三低频辐射阵列4上下放置。
42.本发明采用三个低频辐射阵列，产生六个port射频连接器6；参见图5所示，可从本发明的基础上进一步衍生出增加不同低频段的滤波器7以及合路器8，从而产生多个不同低频段的端口，如8端口，10端口，12端口，14端口等。合路器其主要作用是分频和提高不同频
段间的隔离抑制，隔离抑制是由合路器本身而决定的，一般是根据客户指标来设计具体抑制值，比如说700/900的合路，700/850的合路，850/900的合路等等多种不同频段的合路模式，抑制达到-50db，-60db,-70db.......，在此不再赘述。
43.本发明优选采用1出2合路器，增加多端口，提供多个制式不同运营商接入端口，并且提高异频端口的抑制，减少异频之间的干扰。
44.需要说明的是，本发明以金属反射板1上靠近射频连接器6的一端为下端，远离射频连接器6的一端为上端；因此，本发明中第一低频辐射阵列2与第三低频辐射阵列4上下放置具体是指，第一低频辐射阵列2位于金属反射板1上靠近射频连接器6的一端，第三低频辐射阵列4位于金属反射板1上远离射频连接器6的一端。
45.本发明通过将第一低频辐射阵列2与第二低频辐射阵列3肩并肩放置，有助于减少产品迎风面积，从而减少产品的尺寸；通过第一低频辐射阵列2与第三低频辐射阵列4上下放置，有助于提高产品同频同极化隔离抑制，减少频段间的干扰；并结合大口径辐射单元和小口径辐射单元非直线组合组阵，一方面能够使天线在保证阵列小型化、轻量化的基础上，各自频带良好工作、互不干扰，辐射性能优异；另一方面使三个阵列的隔离抑制得到提高，减少不同频带干扰，辐射增益较高，且整理成本较低，在未来多天线基站阵列中具有十分强的竞争力。
46.本发明进一步优选每一低频辐射阵列中大口径辐射单元的数量均大于小口径辐射单元的数量；其中每一低频辐射阵列中辐射单元的具体数量取决于整机天线低频段天线增益需要。
47.进一步的，本发明优选每一低频辐射阵列中大口径辐射单元的数量至少为三个，小口径辐射单元的数量至少为一个。
48.为在实现小型化的基础上，收敛降低水平半功率波束宽度，提高阵列间的前后比，本发明优选每一低频辐射阵列中均至少有一个小口径辐射单元产生阵列偏移，以实现非直线阵列分布，且产生阵列偏移的小口径辐射单元均分布于同一直线；并进一步优选产生阵列偏移的小口径辐射单元，偏移距离为0.45～0.55倍基站天线工作频段中心频点f1的波长。
49.此外，由于大口径辐射单元的增益大于小口径辐射单元，本发明优选每一低频辐射阵列中功率最大的辐射单元至少有1个为大口径的辐射单元。
50.本发明优选大口径辐射单元与小口径辐射单元两种辐射单元都是pcb线路板，表面处理采用绿油处理；材质为fr4，介电常数较稳定，变形量较小。
51.进一步的，参见图6所示，本发明优选金属反射板1包括底板，以及设置于底板两侧的侧板；底板宽度w1为基站天线工作频段中心频点f1的1.45～1.55倍波长；侧板的高度h1为基站天线工作频段中心频点f1的0.09～0.15倍波长。
52.本发明进一步优选相邻低频辐射阵列之间设置有隔离条边界5；该隔离条边界5为铝制板材。
53.为兼顾基站天线性能以及小型化设计，参见图7、图8所示，本发明优选大口径辐射单元的长宽尺寸为w2*w2，约为基站天线工作频段中心频点f1的0.4～0.47倍波长；巴伦高度为h2，约为基站天线工作频段中心频点f1的0.14～0.2倍波长；小口径辐射单元长宽尺寸为w3*w3，约为基站天线工作频段中心频点f1的0.3～0.35倍波长；巴伦高度为h3，约为基站
天线工作频段中心频点f1的0.2～0.25倍波长；三列低频辐射阵列中，相邻辐射单元间距为d1，为天线工作频段中心频点f1的0.7～0.85倍波长；第一低频辐射阵列2与第三低频辐射阵列4之间列间距为d2，为天线工作频段中心频点f1的0.9～1.05倍波长；本发明优选产生阵列偏移的小口径辐射单元，偏移距离不大于d2/2，以便于收敛水平波束宽度，以及提高前后比辐射参数指标；阵列之间设有隔离边界条5，其高度为h1，为天线工作频段中心频点f1约为0.09～0.15倍波长。
54.为便于区分，本发明第一低频辐射阵列2中的大口径辐射单元记为第一大口径辐射单元21，小口径辐射单元记为第一小口径辐射单元22；同样，第二低频辐射阵列3中的大口径辐射单元记为第二大口径辐射单元31，小口径辐射单元记为第二小口径辐射单元32；第三低频辐射阵列4中的大口径辐射单元记为第三大口径辐射单元41，小口径辐射单元记为第三小口径辐射单元42。
55.按照本发明提供的技术方案，可以采用如图1-图4所示的阵列形式。
56.其中以图1所示阵列为例，参见图9-11所示，在小型化的前提下，本发明提供的小型化多端口高抑制基站天线低频的中心频点的水平面辐射性能(水平波束宽度以及前后比)较优；参见图12-14所示，在小型化的前提下，本发明提供的小型化多端口高抑制基站天线阵列之间提高了同频隔离度，降低了干扰，是理想的并且有较高实用价值的基站天线解决方案。
57.综上，本发明提供的小型化多端口高抑制基站天线采用两种组合辐射单元组阵，保证产品质量的前提下，产品变的更小，重量更轻，达到小型化目的；在保证阵列小型化的基础上大幅度减少了应用在4g/5g基站天线中用于某个工作频段的天线对工作在其他行列的天线的干扰；使整机的水平波束宽度以及前后比有明显的收敛及提高，其工作频段增益也有一定的提升。
58.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。