一种八端口准龙伯透镜天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地说涉及一种八端口准龙伯透镜天线。

背景技术

目前，通信技术发展越来越快，5G时代已经来临，然而2G/3G / LTE频段仍然具有重要的价值，在日常的通信业务以及数据业务依旧扮演着重要的角色。尤其是LTE（LongTerm Evolution ,长期演进）提供了目前大多数应用所需要的全部带宽。LTE是设备部署的不错选择，它有足够的速度和合理的低时延，是成本效应非常高的选择。因此，开发包含2G/3G / LTE相关频段的天线是具有商业价值的。特别地，很多高密度区域例如住宅校区，高校，车站，广场，体育场等，数据业务需求日益增长，对信道容量以及信号覆盖的要求也随之增高。在这些高密度应用场景下，提升单个宏站的容量和用户感知,提高网络无线资源利用率高，就显得尤为重要。这就要求天线具有多波束,方向性强等特点。龙伯透镜天线是一种适合上述应用场景的天线。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明围绕2G/3G / LTE频段，针对需求多波束天线的高密度高容量应用场景，提供一种能够包含2G/3G / LTE相关频段的八端口准龙伯透镜天线。

为了实现上述目的，本发明通过采用如下技术方案实现：

一种八端口准龙伯透镜天线，包括龙伯透镜本体，所述龙伯透镜本体由四个相同的天线由上至下依次等距布置组成，每个所述天线包括馈源和透镜；

其中，所述馈源包括有呈梯形结构的反射板，以及设置于所述反射板上的馈电单元，所述馈电单元包括安装于反射板上的基板，所述基板上设置有两根馈电线和两根支撑条，两根所述馈电线和两根支撑条顶端连接有振子板,两根所述馈电线和支撑条连接交叉偶极子的辐射臂和地，以此形成磁偶极子结构；

所述透镜由介电常数依次改变的多层同心的介质层组成。

作为优选的，所述天线的数量为4个。

作为优选的，所述介质层为长方体结构，所述介质层的数量为5层，包括有第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层，其中，所述第一介质层依次逐层至第五介质层每一层材料的介电常数分别为1.99、1.91、1.75、1.51、1.19。

作为优选的，所述介质层为椭圆柱体结构，所述介质层的数量为5层，包括有第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层，其中，所述第一介质层依次逐层至第五介质层每一层材料的介电常数分别为1.99、1.91、1.75、1.51、1.19。

作为优选的，所述介质层为球形结构，所述介质层的数量为4层，包括第一介质层、第二介质层、第三介质层和第四介质层，其中，第一介质层依次逐层至第四介质层每一层材料的介电常数分别为1.84、1.75、14375、1。

作为优选的，所述振子板为覆盖1.7 GHz~2.7 GHz的双极化天线振子。

作为优选的，所述反射板为金属反射板。

采用上述技术方案，其具有如下有益效果：

通过利用馈电单元和多层同心的介质层组成的透镜结合形成一个双极化准龙伯透镜天线，再由上至下等间距地进行配置四个相同的双极化准龙伯透镜天线形成一个能够包含2G/3G/LTE相关频段的八端口准龙伯透镜，同时还具有多端口多波束性能结合的可以灵活调整覆盖面。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线整体结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的馈源的结构示意图；

图3为本发明实施例一所提供的馈源的立体图；

图4为本发明实施例一中所提供的天线立体图；

图5为本发明实施例一中所提供的天线结构示意图；

图6为本发明实施例二中所提供的天线立体图；

图7为本发明实施例二中所提供的天线结构示意图；

图8为本发明实施例三中所提供的天线结构示意图；

图9为本发明实施例一所提供的天线的S参数曲线图；

图10为本发明实施例一所提供的天线的增益曲线图；

图11为本发明实施例一所提供的天线的水平波束宽度曲线图；

图12为本发明实施例一所提供的天线的垂直波束宽度曲线图；

图13为本发明实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的S参数曲线图；

图14为本发明实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的端口1与其他端口的隔离度曲线图；

图15为本发明实施例实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的水平波束曲线图；

图16为本发明实施例实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的垂直波束曲线图。

图中标号为：1-龙伯透镜本体、2-天线、3-馈源、4-透镜、41-第一介质层、42-第二介质层、43-第三介质层、44-第四介质层、45-第五介质层、5-反射板、6-馈电单元、61-基板、62-馈电线、63-支撑条、64-振子板。

具体实施方式

为使发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明实施例，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

实施例一：

如图1-图5所示，一种八端口准龙伯透镜天线，包括龙伯透镜本体1，龙伯透镜本体1由四个相同的天线2由上至下依次等距布置组成，龙伯透镜本体1由竖直方向上相等间距逐个依次排列的4个相同的天线2排列组成，形成整体形成八端口准龙伯透镜4，且4个相同的天线2通过旋转结构（旋转结构未在图中画出）进行连接，使每个天线2可围绕中轴线转动，进一步地，根据需求可在龙伯透镜本体1外侧上加上天线2保护外壳（保护外壳未在图中画出），对其龙伯透镜本体1加以保护，每个天线2包括馈源3和透镜4；

进一步地，馈源3包括有呈梯形结构的反射板5，以及设置于反射板5上的馈电单元6，馈电单元6包括安装于反射板5上的基板61，基板61上设置有两根馈电线62和两根支撑条63，两根所述馈电线62和两根支撑条63顶端连接有振子板64,两根馈电线62和支撑条63连接交叉偶极子的辐射臂和地，以此形成磁偶极子结构，这样形成的馈源3单元具有宽带宽，宽覆盖面的特点，同时梯形结构的反射板5，能够提高天线2的增益效果，改善波束性能；

透镜4由介电常数依次改变的多层同心的介质层组成。

具体地，介质层为长方体结构，介质层的数量为5层，包括有第一介质层41、第二介质层42、第三介质层43、第四介质层44和第五介质层45，其中，第一介质层41依次逐层至第五介质层45每一层材料的介电常数分别为1.99、1.91、1.75、1.51、1.19。

进一步地，振子板64为覆盖1.7GHz~2.7GHz的双极化天线2振子。

进一步地，反射板5为金属反射板5，通过采用金属反射板5，尽可能提高信号的接收灵敏度。

实施例二：

参考如图6和图7所示，在本实施例中，与实施例一的区别特征在于，透镜4中的介质层为椭圆柱体结构，介质层的数量为5层，包括有第一介质层41、第二介质层42、第三介质层43、第四介质层44和第五介质层45，其中，第一介质层41依次逐层至第五介质层45每一层材料的介电常数分别为1.99、1.91、1.75、1.51、1.19。

实施例三：

参考如图8所示，在本实施例中，与实施例一的区别特征在于，透镜4中的介质层为球形结构，介质层的数量为4层，包括第一介质层41、第二介质层42、第三介质层43和第四介质层44，其中，第一介质层41依次逐层至第四介质层44每一层材料的介电常数分别为1.84、1.75、14375、1。

采用同一种馈源3的情况下分别对实施例一、实施例二和实施例三所提供的透镜4在2.5GHz频段下试验对其波束宽度进行对比，检测结果如下表：

实施例一 实施例二 实施例三

水平波束宽度 26.4 24.6 18.4

垂直波束宽度 22.4 22.6 18.0

通过上表可得出，在同一种馈源3下进行检测实施例一种所提供的透镜4，其具有较高的水平波束宽度和垂直波束宽度。为此对采用实施例一所提供的透镜4的天线进行了测试得出如下的结果：

图9为实施例一所述天线2的S参数S11,S21,S22，在1.7GHz~2.7GHz的频率范围，由图中可看出端口1端口2的反射系数S11和S22均小于-15dB，端口1和端口2的端口隔离度大于27dB。

图10为实施例一所述天线2的增益在1.7GHz-2.7GHz的频率范围，由图中可以看出，端口1的增益为13.7dBi-16.4Bi；端口2的增益为13.7dBi-16.4Bi。两个端口的增益曲线几乎重合，端口一致性良好，且其增益较为稳定。

图11和图12为实施例一所述天线2的水平波束和垂直波束宽度，由图中可得知两个端口的水平半功率波束宽度均大于24°，垂直半功率波束宽度均大于20°。

图13为实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的S参数，在1.7GHz~2.7GHz的频率范围，由图中可以看出，端口1端口2端口3端口4端口5端口6端口7端口8的反射系数S11，S22，S33，S44，S55，S66，S77，S88，均小于-15dB，端口性能一致性良好。

图14为实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线端口1与其他端口的隔离度，由图中可以看出，端口1和端口2的端口隔离度均大于27dB。端口1和端口3,4,5,6,7,8的端口隔离度均大于38dB。

图15和图16为实施例一所提供的八端口准龙伯透镜天线的水平波束和垂直波束宽度处于2.5GHz。由图中可以看出，8个端口的端口性能一致性良好。

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。