CN106654545B - 加载左手材料的基站天线 - Google Patents

加载左手材料的基站天线 Download PDF

Info

Publication number
CN106654545B
CN106654545B CN201610549002.5A CN201610549002A CN106654545B CN 106654545 B CN106654545 B CN 106654545B CN 201610549002 A CN201610549002 A CN 201610549002A CN 106654545 B CN106654545 B CN 106654545B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaped
base station
hand
station antenna
microstrip line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610549002.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106654545A (zh
Inventor
申东娅
邹宇锋
张秀普
袁洪
李兴兴
马超骏
苏军
任文平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan University YNU
Original Assignee
Yunnan University YNU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan University YNU filed Critical Yunnan University YNU
Priority to CN201610549002.5A priority Critical patent/CN106654545B/zh
Publication of CN106654545A publication Critical patent/CN106654545A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106654545B publication Critical patent/CN106654545B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/108—Combination of a dipole with a plane reflecting surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种加载左手材料的基站天线，属于无线通信技术领域。本发明加载左手材料的基站天线由反射板和介质板构成的的基站天线。其中：介质板的一面印刷有T型偶极子辐射单元,T型偶极子辐射单元中间开矩形缝隙；在T型偶极子辐射单元下印刷有两个纵向排列的左手材料阵列；介质板的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线，在L型巴伦馈电微带线的末端位置开有一个金属过孔；介质板垂直放置于金属反射板的上方；馈电小孔位于反射板中部。本发明加载左手材料的基站天线具有尺寸小，结构简单，易加工，宽带宽，低损耗和结构稳定等优点。

Description

加载左手材料的基站天线
技术领域
本发明设计加载左手材料的基站天线，属于无线通信技术领域。
背景技术
基站天线作为无线通信网络与用户终端的空中接口，在无线通信中起着很关键的作用。目前最为常用的基站天线结构是偶极子天线，偶极子天线是天线家族中一个非常经典的结构，在日常生活中十分常见。标准偶极子天线具有稳定的全向辐射特性，这对于基站天线实现区域覆盖来说是一个很好的选择。同时，只要在偶极子天线周围加上一定的发射板，偶极子就会成为具有定向辐射特性的天线，这在实际工程应用中是很便利的。随着印刷电路板(PCB)工艺和微带天线技术的发展，以贴片(或微带)作为振子的贴片(或微带)偶极子天线以其低剖面、轻量化、小型化、易集成等众多优点得到了广泛研究与应用。
在实际应用中，为了提高基站天线增益，一般采用增大反射板的方法，但是反射板的增大对基站天线整体尺寸小型化是一个很大的挑战。同时为了减少基站端天线数量，能够覆盖多个***工作频段的宽带天线越来越受到青睐，但是带宽的提高往往需要牺牲复杂度作为前提。近年来，人工电磁材料的提出及研究为实现改善天线性能且不增加天线尺寸和复杂度这一目标提供了新的途径。左手材料作为新型人工电磁材料的一种，目前已经被运用到许多微波、毫米波器件上，其在减小器件尺寸、拓宽工作带宽、改善性能等方面有很好的应用前景。
本发明设计的加载左手材料的基站天线，通过在T型贴片偶极子天线上加载左手材料后与原天线相比，提高了方向图的稳定性。
本发明内容，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
发明内容
本发明针对背景技术存在的缺陷，设计出加载左手材料的基站天线。
本发明的加载左手材料的基站天线结构,如图1-3所示，加载左手材料的基站天线，包括：介质板(1)，T型偶极子辐射单元(2)，矩形缝隙(3)，L型巴伦馈电微带线(4)，金属过孔(5)，左侧左手材料阵列(6、8)，右侧左手材料阵列(7、9)，长方体金属反射板(10)和馈电口(11)；其中：
a.介质板(1)的一面印刷有T型偶极子辐射单元(2),T型偶极子辐射单元中间开的矩形缝隙(3)；在T型偶极子辐射单元(2)左臂下印刷有左侧左手材料阵列(6、8)；在T型偶极子辐射单元(2)右臂下印刷有右侧左手材料阵列(7、9)；
b.介质板(1)的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线(4)，在L型巴伦馈电微带线(4)的末端位置开有一个金属过孔(5)使电流流向T型辐射单元(2)，金属过孔(5)的直径大小会影响馈电微带线(4)和T型辐射单元(2)的接触面积；
c.介质板(1)垂直放置于金属反射板(10)的上方；馈电口(11)是位于金属反射板(10)中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦馈电微带线(4)下部相连，为天线馈电；
d.左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的改进型开口谐振环而构成的；
e.左侧左手材料阵列(6、8)和右侧左手材料阵列(7、9)排列方式相同，上面两个左手材料单元(6,7)“横向”放置，下面两个左手材料单元(8,9)“竖向”放置；
f.如上所述的矩形缝隙(3)使T型偶极子辐射单元(2)的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比；缝隙宽度的选取以满足所需带宽要求为准；
g.左右两侧的两个左手材料阵列(6、8)和(7、9)中左手材料单元放置方向互相垂直，以提高天线方向图的稳定性；
h.金属过孔(5)增加了谐振点和工作带宽。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、具有小尺寸，易加工，制造成本低；
2、低损耗，结构稳定，高增益；
3、具有较宽的工作带宽，工作频率范围为2GHz-4GHz，覆盖了4G，WLAN和WiMAX频段。
附图说明
图1为本发明加载左手材料的基站天线示意图。
图2为本发明介质板(1)的正面图。
图3为本发明介质板(1)的背面图。
图4为左手材料单元示意图。
图5为本发明加载左手材料的基站天线的S11图。
图6(a)与图6(b)分别为本发明加载左手材料的基站天线在2GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图7(a)与图7(b)分别为本发明加载左手材料的基站天线在2.2GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图8(a)与图8(b)分别为本发明加载左手材料的基站天线在2.4GHz的E面与H面的仿真与测试图。
图9(a)与图9(b)分别为本发明加载左手材料的基站天线在2.5GHz的E面与H面的仿真与测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
如图1-3所示，加载左手材料的基站天线，包括：介质板(1)，T型偶极子辐射单元(2)，矩形缝隙(3)，L型巴伦馈电微带线(4)，金属过孔(5)，左侧左手材料阵列(6、8)，右侧左手材料阵列(7、9)，长方体金属反射板(10)和馈电口(11)；其中：
a.介质板(1)的一面印刷有T型偶极子辐射单元(2),T型偶极子辐射单元中间开的矩形缝隙(3)；在T型偶极子辐射单元(2)左臂下印刷有左侧左手材料阵列(6、8)；在T型偶极子辐射单元(2)右臂下印刷有右侧左手材料阵列(7、9)；
b.介质板(1)的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线(4)，在L型巴伦馈电微带线(4)的末端位置开有一个金属过孔(5)使电流流向T型辐射单元(2)，金属过孔(5)的直径大小会影响馈电微带线(4)和T型辐射单元(2)的接触面积；
c.介质板(1)垂直放置于金属反射板(10)的上方；馈电口(11)是位于金属反射板(10)中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦馈电微带线(4)下部相连，为天线馈电；
d.左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的改进型开口谐振环而构成的；
e.左侧左手材料阵列(6、8)和右侧左手材料阵列(7、9)排列方式相同，上面两个左手材料单元(6,7)“横向”放置，下面两个左手材料单元(8,9)“竖向”放置；
f.如上所述的矩形缝隙(3)使T型偶极子辐射单元(2)的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比；缝隙宽度的选取以满足所需带宽要求为准；
g.左右两侧的两个左手材料阵列(6、8)和(7、9)中左手材料单元放置方向互相垂直，以提高天线方向图的稳定性；
h.金属过孔(5)增加了谐振点和工作带宽。
在本实施的一个案例中，金属反射板(10)采用铜板材料，尺寸为120mm*100mm*1.6mm，介质板(1)采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4_epoxy介质材料，尺寸为50mm*1.52mm*40mm；左手材料单元的尺寸为10.95mm*11.85mm；其余尺寸具体值见下表(单位：mm)。
H1 H2 H3 H4 D1 D2 D3
8.55 3.45 1.275 1.5 11.85 1.65 1.2
本发明的加载了左手材料的基站天线尺寸小、结构简单、便于实现。相对于为加载左手材料的基站天线来说，具有更宽的工作带宽，更高的增益和更好的方向图稳定性。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.加载左手材料的基站天线，包括：介质板(1)，T型偶极子辐射单元(2)，矩形缝隙(3)，L型巴伦馈电微带线(4)，金属过孔(5)，左侧左手材料阵列(6、8)，右侧左手材料阵列(7、9)，长方体金属反射板(10)和馈电口(11)；其中：
所述介质板(1)的一面印刷有T型偶极子辐射单元(2),T型偶极子辐射单元中间开矩形缝隙(3)；在T型偶极子辐射单元(2)左臂下印刷有左侧左手材料阵列(6、8)；在T型偶极子辐射单元(2)右臂下印刷有右侧左手材料阵列(7、9)；
所述介质板(1)的另一面印刷有L型巴伦馈电微带线(4)，在L型巴伦馈电微带线(4)的末端位置开有一个金属过孔(5)；
所述介质板(1)垂直放置于金属反射板(10)的上方；馈电口(11)是位于金属反射板(10)中部的小孔，它使同轴馈线的内导体可以顺利与L型巴伦馈电微带线(4)下部相连，为天线馈电；
所述左手材料阵列的每个单元是一个“类工字形”结构，“类工字形”是一个由微带线连接了两个开口相对的末尾有弯折的C字形谐振环而构成的。
2.根据权利要求1所述的加载左手材料的基站天线，其特征在于：左侧左手材料阵列(6、8)和右侧左手材料阵列(7、9)排列方式相同，上面两个左手材料单元(6,7)“横向”放置，下面两个左手材料单元(8,9)“竖向”放置。
3.根据权利要求1所述的加载左手材料的基站天线，其特征在于：根据需要，在T型偶极子辐射单元(2)上的中间位置开一个矩形缝隙(3)，矩形缝隙(3)使T型偶极子辐射单元(2)的电流分别流向顶端的两个矩形臂，同时降低天线在工作带宽内的驻波比；缝隙宽度的选取通过仿真，以满足所需带宽要求为准。
4.根据权利要求1所述的加载左手材料的基站天线，其特征在于：在L型巴伦馈电微带线(4)的末端位置开一个金属过孔(5)使得电流可以由流到T形辐射单元(2)。
5.根据权利要求1所述的加载左手材料的基站天线，其特征在于：反射板采用铜板材料，尺寸为120mm*100mm*1.6mm；介质板采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4_epoxy介质材料，尺寸为50mm*1.52mm*40mm；左手材料单元的尺寸为10.95mm*11.85mm；C字形谐振环末端有两次弯折，连接两个C字形谐振环的微带线长度H1为8.55mm，C字形谐振环的第一段弯折的长度H2为3.45mm，第二次弯折的长度H3为1.275mm，两个C字形谐振环的末端间距H4为1.5mm，C字形谐振环的底部长度D1为11.85mm，C字谐振形环第一次弯折的宽度D2为1.65mm，C字形谐振环的环宽D3为1.2mm。
CN201610549002.5A 2016-07-13 2016-07-13 加载左手材料的基站天线 Active CN106654545B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610549002.5A CN106654545B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 加载左手材料的基站天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610549002.5A CN106654545B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 加载左手材料的基站天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106654545A CN106654545A (zh) 2017-05-10
CN106654545B true CN106654545B (zh) 2023-08-04

Family

ID=58851601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610549002.5A Active CN106654545B (zh) 2016-07-13 2016-07-13 加载左手材料的基站天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106654545B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107134615B (zh) * 2017-06-15 2019-08-09 中国人民解放军空军工程大学 一种基于电超材料的双通带悬置微带线滤波器
CN108511914A (zh) * 2018-05-31 2018-09-07 北京邮电大学 介质加载实现宽带基站天线波束收敛的装置及方法
CN108598700B (zh) * 2018-06-08 2024-02-02 佛山市安捷信通讯设备有限公司 一种超宽带介质天线
CN110534909B (zh) * 2019-09-04 2021-07-30 哈尔滨理工大学 一种基于mems平面结构重构的环偶与电偶可切换的太赫兹超材料转换器及其制备方法
CN110829000A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 榆林学院 一种cpw馈电双频宽带srr结构加载的单平面天线
CN114597639B (zh) * 2022-02-09 2023-11-28 广东盛路通信科技股份有限公司 一种宽带低频滤波振子及多频基站天线

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102509875A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 云南大学 一种宽频带平面型两天线***

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1825704A (zh) * 2006-03-06 2006-08-30 浙江大学 角反射平面印制板偶极子天线
TWI420738B (zh) * 2009-03-04 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 雙極化天線結構、天線罩及其設計方法
CN202333131U (zh) * 2011-11-14 2012-07-11 云南大学 一种小型化宽频带平面天线
JP2013175383A (ja) * 2012-02-27 2013-09-05 Murata Mfg Co Ltd 複合誘電体材料及びそれを使用した誘導体アンテナ
CN103296440B (zh) * 2012-02-29 2016-09-28 深圳光启高等理工研究院 一种超材料天线***
CN103311656A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 深圳光启创新技术有限公司 天线装置
CN103367903A (zh) * 2012-03-31 2013-10-23 深圳光启创新技术有限公司 一种超材料天线罩及天线***
CN103094680A (zh) * 2013-01-20 2013-05-08 云南大学 一种五陷波超宽带天线
CN104347958A (zh) * 2013-07-31 2015-02-11 深圳光启创新技术有限公司 基站天线
FR3011686B1 (fr) * 2013-10-04 2016-03-11 Thales Comm & Security S A S Antenne planaire de type yagi en tissu a base de fibres de carbone
CN206059669U (zh) * 2016-07-13 2017-03-29 云南大学 基于左手材料的基站天线

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102509875A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 云南大学 一种宽频带平面型两天线***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"一种双极化印刷偶极子基站天线";夏小勇等;《设计与实现》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106654545A (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106654545B (zh) 加载左手材料的基站天线
CN205811043U (zh) 一种m形三频带平面印刷单极天线
Şeker et al. A single band antenna design for future millimeter wave wireless communication at 38 GHz
CN109802231B (zh) 基于人工磁导体的宽带电磁偶极子天线
CN109994817A (zh) 一种超宽带双极化基站天线
CN110233332B (zh) 基于枝节加载和寄生结构的基站天线
CN110380205B (zh) 一种基于多谐振模式的pifa
CN105529530A (zh) 双频带低剖面定向天线
CN106654557A (zh) 一种双频点宽频带偶极子天线
CN206059669U (zh) 基于左手材料的基站天线
CN109509965B (zh) 基于耦合式环形天线的5g宽频mimo天线***及移动终端
CN108448245B (zh) 一种差分馈电双频平面天线
CN110943290B (zh) 地下通信共面波导馈电的宽带微带天线
CN105490035A (zh) 一种低剖面gsm、lte共面定向天线
CN205376776U (zh) 一种低剖面gsm、lte共面定向天线
CN208608358U (zh) 一种单极子超宽带天线
CN208489353U (zh) 一种应用于wlan的小型化双频pifa天线
CN107994330B (zh) 一种uhf/vhf宽带平面印刷天线
CN212810545U (zh) 一种天线、电路板及电子设备
CN107425259B (zh) 一种具有独立频带控制特性的四波段单极子天线
CN206293612U (zh) 一种双频点宽频带偶极子天线
CN102760944B (zh) 加载型耦合馈电的全向辐射振子阵列天线
CN101707284B (zh) 一种用于射频前端***的ltcc电小集成天线
CN211238500U (zh) 平面磁电偶极子天线
CN210628484U (zh) 一种超宽带偶极子天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant