CN111029751A - 一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于基站天线技术领域，具体涉及一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线，包括底板，底板两侧分别设有反射板一和反射板二，底板上设有彼此平行的低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四，各阵列分别包括若干个等距阵列成一条直线的低频振子、高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四；低频辐射天线阵列居中设置在底板上；高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二成一条直线，形成第一阵列，第一阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板一之间，高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四成一条直线，形成第二阵列，第二阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板二之间。

Description

一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线
技术领域
本发明属于基站天线技术领域，具体涉及一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线。
背景技术
近年来，随着全球无线通信技术的飞速发展，对无线通信需求也日益增加。目前，国内存在两种LTE制式，分别是TDD LTE和FDD LTE。伴随着LTE网络建设的发展，混合组网方式是国内三大运营商未来组网方式。在混合组网的背景下，频段增加势必会导致天馈***越来越复杂、天线部署难等问题。因此，国内运营商希望采用多***共站、多***共天线实现快速建网。
目前，由于超宽频无线电通信的特殊要求，对天线理论与实现技术提出了更高的要求。对诸如输入阻抗匹配、增益、波瓣宽度、副瓣电平和方向系数等电气性能指标要求会越来越高。超宽频基站天线需要在超宽频带内保持低驻波和稳定的方向图，这对超宽频天线的设计水平要求更加严格。如何设计出小型化和性价比高的超宽频基站天线，已经成为目前基站天线研究的重点。
超宽频天线使得多***共站、多***共天线成为可能，这也为运营商解决基站选址困难的问题，同时还可以降低成本。因此，在此背景下，提出一种紧凑小型化一低四高超宽频多端口基站天线，有利于实现通信扩容和改善通信质量，适应未来LTE激增的数据流量，满足运营商对超宽频天线的需求。
发明内容
为了提供一种紧凑小型化的超宽频多端口基站天线，且能同时支持一个低频频段和四个高频频段，本发明公开了一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线，在两侧分别设有反射板一和反射板二的底板上居中设置低频辐射天线阵列，并在低频辐射天线阵列与反射板一和反射板二之间分别设置由高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二组成的第一阵列，以及由高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四组成的第二阵列，该天线可以同时支持一个低频和四个高频，符合紧凑小型化、节约化的设计趋势，提高了天线的频谱利用率，同时具有良好的方向图覆盖性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线，包括底板，所述底板的两侧分别设有反射板一和反射板二，所述底板上设有彼此平行的低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四，所述低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四分别包括若干个等距阵列成一条直线的低频振子、高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四；所述低频辐射天线阵列居中设置在底板上；所述高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二位于一条直线上，形成第一阵列，所述第一阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板一之间，所述高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四位于一条直线上，形成第二阵列，所述第二阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板二之间。
作为优选，上述低频辐射天线阵列包括10-15个低频振子，所述高频辐射天线阵列一包括10-20个高频振子一，所述高频辐射天线阵列二包括10-20个高频振子二，所述高频辐射天线阵列三包括10-20个高频振子三，所述高频辐射天线阵列四包括10-20个高频振子四。
作为优选，上述低频振子之间设有短隔离条，所述第一阵列和第二阵列的两侧均设有长隔离条一，所述低频辐射天线阵列与相邻的长隔离条一之间均设有长隔离条二，部分所述高频振子一的两侧、部分所述高频振子二的两侧、部分所述高频振子三的两侧以及部分所述高频振子四的两侧设有凵型隔离件。
作为优选，上述高频振子一、高频振子二、高频振子三和高频振子四的顶部均设有引向片，所述引向片呈圆形，所述引向片到振子的垂直距离为振子高度的一半。
作为优选，上述长隔离条二在与低频振子的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板一。
作为优选，上述低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的中心频率分别为f1、f2、f3、f4和f5，所述低频辐射天线阵列的工作频段为690MHz-960MHz，所述高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的工作频段为1710MHz-2700MHz。
作为优选，上述反射板一和反射板二在与部分低频振子的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板二，所述凸板二的高度大于凸板一的高度，所述凸板二的长度为L1，所述L1为f1的0.5-0.6倍波长。
作为优选，上述低频振子的振子中心之间的距离为d1，所述d1为f1的0.65-0.7倍波长。
作为优选，上述高频振子一的振子中心之间的距离为d2，所述d2为0.8-0.95倍波长，所述高频振子二的振子中心之间的距离为d3，所述d3为0.8-0.95倍波长，所述高频振子三的振子中心之间的距离为d4，所述d4为0.8-0.95倍波长，所述高频振子四的振子中心之间的距离为d5，所述d5为0.8-0.95倍波长。
作为优选，上述低频辐射天线阵列的中心到第一阵列和第二阵列的中心的垂直距离均为d6，所述d6为f2、f3、f4或f5的0.6-0.65倍波长。
本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一低四高超宽频多端口基站天线，在两侧分别设有反射板一和反射板二的底板上居中设置低频辐射天线阵列，并在低频辐射天线阵列与反射板一和反射板二之间分别设置由高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二组成的第一阵列，以及由高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四组成的第二阵列，提高了天线的频谱利用率，同时具有良好的方向图覆盖性能；
（2）本发明的一低四高超宽频多端口基站天线，从天线内部结构上大大节省了天线空间和物料成本，该天线具有紧凑小型化的特点，降低了天线成本，同时拥有超宽频带和良好的电气性能，可以满足市场的需求；
（3）本发明从天线性能优化方面出发，通过在低频阵列两侧与高频阵列两侧设置隔离条，可以有效减少天线阵列间的边界效应和降低高频阵列与低频阵列的互耦性，以此来提高天线网络的连续性、可靠性和稳定性，而且凸板的设置可以有效地提升天线的前后比指标。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的右视图；
图4是本发明的仰视图（省略视图）；
图5是本发明天线698MHz、790MHz和920MHz的仿真水平面方向图；
图6是本发明天线698MHz、790MHz和920MHz的仿真垂直面方向图；
图7是本发明天线2040MHz、2400MHz和2690MHz的仿真水平面方向图；
图8是本发明天线2040MHz、2400MHz和2690MHz的仿真垂直面方向图；
图中：1. 底板；21. 反射板一；22. 反射板二；23. 凸板二；3. 低频振子；41. 高频振子一；42. 高频振子二；43. 高频振子三；44. 高频振子四；51. 短隔离条；52. 凵型隔离件；61. 长隔离条一；62. 长隔离条二；7. 引向片。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线，如图1所示，包括底板1，底板1的两侧分别设有反射板一21和反射板二22，底板1上设有彼此平行的低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四，低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四分别包括若干个等距阵列成一条直线的低频振子3、高频振子一41、高频振子二42、高频振子三43和高频振子四44；低频辐射天线阵列居中设置在底板1上；高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二位于一条直线上，形成第一阵列，第一阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板一21之间，高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四位于一条直线上，形成第二阵列，第二阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板二22之间。
在一种具体的实施方式中，低频辐射天线阵列包括10-15个低频振子3，高频辐射天线阵列一包括10-20个高频振子一41，高频辐射天线阵列二包括10-20个高频振子二42，高频辐射天线阵列三包括10-20个高频振子三43，高频辐射天线阵列四包括10-20个高频振子四44。在具体实施方式中，振子具体数量取决于整机天线低频段和高频段的天线增益需求。
在一种具体的实施方式中，如图1-3所示，低频振子3之间设有短隔离条51，第一阵列和第二阵列的两侧均设有长隔离条一61，低频辐射天线阵列与相邻的长隔离条一61之间均设有长隔离条二62，部分高频振子一41的两侧、部分高频振子二42的两侧、部分高频振子三43的两侧以及部分高频振子四44的两侧设有凵型隔离件52。短隔离条51和长隔离条二62的设置可以有效减少天线阵列间的边界效应和降低高频阵列与低频阵列的互耦性，以此来提高天线网络的连续性、可靠性和稳定性。通过调节长隔离条一61与高频辐射阵列之间的间距，可以对应调整该天线的波宽，从而提高天线网络的连续性、可靠性和稳定性，在具体实施方式中，长隔离条一61与第一阵列中心的距离以及长隔离条一61与第二阵列中心的距离45-50mm。另外，还可通过调整凵型隔离件52到高频振子的距离来调节高频辐射阵列的隔离度，在具体实施方式中，凵型隔离件52到高频振子中心的距离为0.4-0.6倍高频中心频率波长。在具体实施方式中，可以通过调试确定各种隔离条和隔离件的设置位置、长度和高度。
在一种具体的实施方式中，如图1所示，高频振子一41、高频振子二42、高频振子三43和高频振子四44的顶部均设有引向片7，引向片7呈圆形，引向片7到振子的垂直距离为振子高度的一半。引向片7和凵型隔离件52的设置，可极大地降低高频辐射阵列的驻波以及提高高频辐射阵列的隔离度，满足了超宽频天线低驻波、高隔离度的电气指标，从而使得高频辐射单元的电气性能指标的得到有效地改善，从而提高天线的整体电气性能。
在一种具体的实施方式中，如图1所示，长隔离条二62在与低频振子3的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板一621。凸板一621的设置可以有效地提升了天线的前后比指标，改善低频辐射阵的辐射性能。
在一种具体的实施方式中，低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的中心频率分别为f1、f2、f3、f4和f5，低频辐射天线阵列的工作频段为690MHz-960MHz，高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的工作频段为1710MHz-2700MHz。
在一种具体的实施方式中，如图4所示，反射板一21和反射板二22在与部分低频振子3的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板二23，凸板二23的高度大于凸板一621的高度，所述凸板二23的长度为L1，L1为f1的0.25-0.5倍波长 。
在一种具体的实施方式中，如图2所示，低频振子3的振子中心之间的距离为d1，d1为f1的0.65-0.7倍波长。
在一种具体的实施方式中，如图2所示，高频振子一41的振子中心之间的距离为d2，d2为0.8-0.95倍波长，高频振子二42的振子中心之间的距离为d3，d3为0.8-0.95倍波长，高频振子三43的振子中心之间的距离为d4，d4为0.8-0.95倍波长，高频振子四44的振子中心之间的距离为d5，d5为0.8-0.95倍波长。
在一种具体的实施方式中，如图2所示，低频辐射天线阵列的中心到第一阵列和第二阵列的中心的垂直距离均为d6，d6为f2、f3、f4或f5的0.6-0.65倍波长。在具体实施方式中，d6为85-90mm。
在具体实施方式中，底板1的长度可以设置为2600-2800mm，宽度可以设置为340-450mm，反射板一21和反射板二22的长度相等，等于底板1的长度，短隔离条51的长度可以设置为190-200mm，长隔离条一61的长度可以设置为2000-2300mm，长隔离条二62的长度可以设置为2000-2200mm，凵型隔离件52的长度可以设置为70-90mm。
在具体实施方式中，低频振子为低频段超宽频“十字”型铝合金压铸振子，高频振子为高频段超宽频“半波”型金属压铸振子。此种形式的低频振子和高频振子具有频带宽、阻抗匹配好和损耗小等特点，并能降低驻波比。
从图5-8可以看出，本发明实施方式中天线的垂直面及水平面方向图性能较优，是理想的且有较高实用价值的基站天线解决方案。
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。

Claims (10)

1.一种小型化一低四高超宽频多端口基站天线，包括底板（1），所述底板（1）的两侧分别设有反射板一（21）和反射板二（22），其特征在于：所述底板（1）上设有彼此平行的低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四，所述低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四分别包括若干个等距阵列成一条直线的低频振子（3）、高频振子一（41）、高频振子二（42）、高频振子三（43）和高频振子四（44）；所述低频辐射天线阵列居中设置在底板（1）上；所述高频辐射天线阵列一和高频辐射天线阵列二位于一条直线上，形成第一阵列，所述第一阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板一（21）之间，所述高频辐射天线阵列三和高频辐射天线阵列四位于一条直线上，形成第二阵列，所述第二阵列设置在低频辐射天线阵列和反射板二（22）之间。
2.如权利要求1所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述低频辐射天线阵列包括10-15个低频振子（3），所述高频辐射天线阵列一包括10-20个高频振子一（41），所述高频辐射天线阵列二包括10-20个高频振子二（42），所述高频辐射天线阵列三包括10-20个高频振子三（43），所述高频辐射天线阵列四包括10-20个高频振子四（44）。
3.如权利要求1所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述低频振子（3）之间设有短隔离条（51），所述第一阵列和第二阵列的两侧均设有长隔离条一（61），所述低频辐射天线阵列与相邻的长隔离条一（61）之间均设有长隔离条二（62），部分所述高频振子一（41）的两侧、部分所述高频振子二（42）的两侧、部分所述高频振子三（43）的两侧以及部分所述高频振子四（44）的两侧设有凵型隔离件（52）。
4.如权利要求3所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述高频振子一（41）、高频振子二（42）、高频振子三（43）和高频振子四（44）的顶部均设有引向片（7），所述引向片（7）呈圆形，所述引向片（7）到振子的垂直距离为振子高度的一半。
5.如权利要求3所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述长隔离条二（62）在与低频振子（3）的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板一（621）。
6.如权利要求1所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述低频辐射天线阵列、高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的中心频率分别为f1、f2、f3、f4和f5，所述低频辐射天线阵列的工作频段为690MHz-960MHz，所述高频辐射天线阵列一、高频辐射天线阵列二、高频辐射天线阵列三和高频天线阵列四的工作频段为1710MHz-2700MHz。
7.如权利要求6所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述反射板一（21）和反射板二（22）在与部分低频振子（3）的振子臂对应的位置向上凸起，形成凸板二（23），所述凸板二（23）的高度大于凸板一（621）的高度，所述凸板二（23）的长度为L1，所述L1为f1的0.5-0.6倍波长。
8.如权利要求6所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述低频振子（3）的振子中心之间的距离为d1，所述d1为f1的0.65-0.7倍波长。
9.如权利要求6所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述高频振子一（41）的振子中心之间的距离为d2，所述d2为0.8-0.95倍波长，所述高频振子二（42）的振子中心之间的距离为d3，所述d3为0.8-0.95倍波长，所述高频振子三（43）的振子中心之间的距离为d4，所述d4为0.8-0.95倍波长，所述高频振子四（44）的振子中心之间的距离为d5，所述d5为0.8-0.95倍波长。
10.如权利要求6所述的小型化一低四高超宽频多端口基站天线，其特征在于：所述低频辐射天线阵列的中心到第一阵列和第二阵列的中心的垂直距离均为d6，所述d6为f2、f3、f4或f5的0.6-0.65倍波长。
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