一种宽带小型化基站天线及通信设备

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种宽带小型化基站天线及通信设备。

背景技术

为满足日益提升的用户需求，移动通信技术也在飞速发展，从第一代模拟通信系统(1G)到发展目前的第五代移动通信系统(5G)。现阶段在中国有2G、3G、LTE(4G)、5G系统，LTE(4G)系统使用2300-2690MHz，而5G系统使用3.3-3.6GHz、4.8-5GHz。由于不同移动系统的使用不同的频段，所以如果一副天线能覆盖多种通信频段，那将可以有效减少基站数量，从而减少基站的建设成本与空间以取得更大的经济效益。

目前，存在可以同时覆盖2G、3G、LTE(4G)系统具有45％阻抗带宽的基站天线，较优秀的可以做到60％的阻抗带宽，但是并不具备同时覆盖4G、5G系统的具有近75％阻抗带宽的基站天线。为适应更宽的频带需求，支持2.3-5GHz频段的宽带基站天线具有十分重要的实用价值和市场价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种宽带小型化基站天线及通信设备。本发明是一种结构简单，剖面较低，能实现74％的阻抗带宽(S

本发明采用如下技术方案：

一种宽带小型化基站天线，包括反射板、天线辐射单元及门形枝节，所述天线辐射单元设置在反射板的上方，门形枝节为多个，设置在反射板上，且位于天线辐射单元的周围。

进一步，所述天线辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂及馈线结构，所述馈线结构包括第一馈线及第二馈线，所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一辐射臂及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二辐射臂及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电。

进一步，还包括方形环，所述方形环印制在介质基板的上表面，四个辐射臂设置在方形环内。

进一步，辐射臂与方形环之间设置V型金属条，所述V型金属条印制在介质基板的上表面。

进一步，四个辐射臂结构及尺寸相同，边缘均采用指数曲线渐变结构。

进一步，反射板与天线辐射单元的距离为0.2λ

进一步，所述第一辐射臂及第三辐射臂关于介质基板中心点对称，第二辐射臂及第四辐射臂关于介质基板中心点对称。

进一步，所述门形枝节数量为四个，垂直设置在反射板上，且分别位于天线辐射单元四周，门形枝节的竖直中轴线平行于介质基板四边的中垂线。

一种通信设备，包括上述的宽带小型化基站天线。

本发明的有益效果：

(1)本发明带宽完全覆盖2300-5000MHz，适用于LTE(4G)、5G移动通信系统。

(2)本发明通过在反射板上设置四个门形枝节显著增强天线的阻抗匹配，使天线能够在2300-5000MHz整个频段上实现|S

(3)本发明设置V形金属条有效调节高频谐振点

(4)本发明引入耦合方形环，引入了新的谐振模式，产生了低频谐振点，有效拓展了带宽；

(5)本发明为了改善天线的阻抗性能，交叉偶极子间的间距采用指数曲线渐变结构，有效改善了匹配。

(6)本发明相较于其他宽带振子类型的基站天线具有剖面较低的优势，仅为20mm(电长度为0.24λ

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的左剖视图；

图4是本发明的阻抗带宽和隔离度；

图5是本发明在2.3GHz的辐射方向图；

图6是本发明在3.2GHz的辐射方向图；

图7是本发明在4.1GHz的辐射方向图；

图8是本发明在5.0GHz的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-图3所示，一种宽带小型化基站天线，天线为对称结构。包括反射板2、天线辐射单元1、门形枝节3、同轴线4及绝缘塑料柱5。

所述天线辐射单元通过四根绝缘塑料柱固定在反射板的上方，所述四根绝缘塑料柱位于天线辐射单元的四个角上。本实施例中，两者的距离为20mm。

反射板与天线辐射单元的距离为为0.2λ

所述门形枝节为四个，垂直放置在反射板上且位于天线辐射单元四周，且分别位于天线辐射单元介质基板每个边的中央位置。本实施例中每面门形枝节都位于距离天线辐射单元中心32mm处；本实施例中门形枝节为矩形金属板。门形枝节的高度和离辐射体的距离会影响阻抗匹配以及波束宽度。引入门形枝节的目的是为了改善阻抗匹配。门形枝节的作用要为对辐射体的阻抗加载，可以有效增强阻抗匹配情况。

所述天线辐射单元包括第一辐射臂6A、第二辐射臂6B、第三辐射臂6C、第四辐射臂6D、方形环8、介质基板及馈电结构，所述馈电结构包括第一馈线7A及第二馈线7B。所述第一辐射臂、第四辐射臂及第一馈线印制在介质基板的上表面，所述第二辐射臂、第三辐射臂及第二馈线印制在介质基板的下表面，所述第一及第三辐射臂构成+45度极化振子，由第一馈线馈电，所述第二及第四辐射臂构成-45度极化振子，由第二馈线馈电，可以实现25dB的隔离度。

所述第一馈线与第二馈线相互垂直，垂直的交点位于介质基板的中心点。

所述天线辐射单元由同轴线直接馈电。

所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂及第四辐射臂结构及尺寸均相同，辐射臂的边缘形状按照指数曲线规律变化，所述指数曲线函数为y＝c

进一步，方形环印制在介质基板的上表面，四个辐射臂设置在方形环内，方形环使得天线在低频位置引入一个新的谐振点从而拓展带宽，方形环的周长为132mm，电长度为1.6λ

进一步，为了调节阻抗分配，本发明引入V型金属条9，V型金属条有四条，均印制在介质基板的上表面，具体位于方形环与辐射臂之间，它的长度会影响最高频的那个谐振点，增加V型金属条的长度可以降低最高频的这个谐振点。

所述四条微带线关于介质基板中心对称，所述V型金属条的顶点位于两个辐射臂中间。

本实施例中，介质基板及反射板均为方形结构，

所述介质基板采用高频板材Taconic TLY，厚度0.508mm，相对介电常数2.2。

所述天线辐射单元为平面结构，可实现双极化带宽2300-5000MHz，回波损耗大于15dB。

所述天线辐射单元由同轴线直接馈电；

所述反射板为平面结构，本实施例中尺寸为100mm×100mm。

图4是本实施例的S参数的仿真结果示意图。在2300-5000MHz的频率范围内，天线的回波损耗达15dB,同时隔离度大于25dB。

图5、图6、图7及图8是本实施例在2.3GHz、3.1GHz、4.2GHz、5GHz四个频点的水平面的辐射方向图，具备良好的辐射特性。

本实施例具有2300-5000MHz的阻抗带宽，回波损耗达15dB，可覆盖LTE(4G)系统2300-2690MHz频段和5G系统3.3-3.6GHz、4.8-5GHz频段，并且在该频段上隔离度达到25dB以上，增益在8.1±0.9dBi。

本宽带小型化基站天线具有结构新颖，平面结构，制作简单，带宽大，剖面低等特点。

实施例2

一种通信设备，包括如实施例1所述的宽带小型化基站天线。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明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发明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，都包含在本发明的保护范围之内。