[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于基站通信系統(tǒng)的雙饋電寬帶高增益天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710482612.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107359409B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金海;蔡元銘;唐朝陽;胡偉;尹應(yīng)增
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于基站通信系統(tǒng)的雙饋電寬帶高增益天線，包括金屬底板和通過一對(duì)金屬短路柱、兩對(duì)短路壁連接在其上方的對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片；對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片為H形結(jié)構(gòu)，一對(duì)饋電巴倫為鉤型結(jié)構(gòu)，設(shè)置于對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的兩側(cè)；一對(duì)短路壁設(shè)置于饋電巴倫的兩側(cè)，與饋電巴倫構(gòu)成磁電耦合饋電結(jié)構(gòu)；一對(duì)短路柱設(shè)置于一對(duì)短路壁的兩側(cè)，并對(duì)稱連接在對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的H片中間筋板兩側(cè)的平行板上；一對(duì)SMA接頭設(shè)置于對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的兩側(cè)，饋電巴倫的正下方。本發(fā)明改善了工作頻帶內(nèi)的阻抗匹配特性，拓展了工作頻帶，實(shí)現(xiàn)了天線的寬頻帶特性；提高了天線的增益。實(shí)現(xiàn)寬頻段的無線通信系統(tǒng)，減少通信系統(tǒng)的天線復(fù)雜性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻帶、低交叉極化、高增益的天線設(shè)計(jì)方法，可以應(yīng)用于基站天線設(shè)計(jì)中。

背景技術(shù)

隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)的性能要求也越來越高。天線作為系統(tǒng)終端重要的收發(fā)裝置，對(duì)其性能的改進(jìn)也受到了越來越多電子工程師的關(guān)注。目前，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小型化、低成本、寬頻帶、低交叉極化、高增益的天線也成為研究的熱點(diǎn)。天線所具有的這些優(yōu)點(diǎn)，使得無線通信系統(tǒng)具有了強(qiáng)抗干擾、高發(fā)射功率和高系統(tǒng)靈敏度的特點(diǎn)。目前，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中使用的天線仍然存在以下問題：1、帶寬窄，存在使用多個(gè)不同工作頻率的天線協(xié)同工作的情況；2、交叉極化差，嚴(yán)重影響著天線抗干擾性能；3、增益低，為了獲得較高的增益，需要對(duì)天線組陣，而組陣卻增加了天線的體積和成本。因此，針對(duì)現(xiàn)有天線存在的不足，設(shè)計(jì)出一款適合現(xiàn)代通信系統(tǒng)使用的高性能天線，也已經(jīng)成為天線設(shè)計(jì)者的重要研究方向。本發(fā)明中的所述天線具有寬頻帶、低交叉極化、高增益等特性，從而可以提高天線的兼容性，縮減了基站陣列設(shè)計(jì)中的天線單元數(shù)量，節(jié)約了天線的加工成本。因此，所述天線將成為無線通信系統(tǒng)中的優(yōu)選天線。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有天線設(shè)計(jì)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有寬頻帶、低交叉極化、高增益天線。與傳統(tǒng)天線設(shè)計(jì)不同，本發(fā)明在于合理地利用對(duì)稱雙環(huán)技術(shù)，有效地降低了天線的交叉極化；并且采用雙巴倫饋電技術(shù)，改善了天線工作帯內(nèi)的匹配特性，拓展了天線的工作帶寬；通過短路加載技術(shù)，使得帶內(nèi)峰值增益有了顯著提高。從而利用以上所述技術(shù)，使得所述天線具有了寬頻帶、低交叉極化、高增益的特性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種應(yīng)用于基站通信系統(tǒng)的雙饋電寬帶高增益天線，雙饋電寬帶高增益天線包括金屬底板，和通過一對(duì)金屬短路柱、兩對(duì)短路壁連接在其上方的對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片；所述對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片為H形結(jié)構(gòu)，一對(duì)饋電巴倫為鉤型結(jié)構(gòu)，設(shè)置于對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的兩側(cè)；一對(duì)短路壁設(shè)置于饋電巴倫的兩側(cè)，與饋電巴倫構(gòu)成磁電耦合饋電結(jié)構(gòu)；一對(duì)短路柱設(shè)置于一對(duì)短路壁的兩側(cè)，并對(duì)稱連接在對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的H片中間筋板兩側(cè)的平行板上；一對(duì)SMA接頭設(shè)置于對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片的兩側(cè)，饋電巴倫的正下方。

作為優(yōu)化，所述SMA接頭設(shè)置于金屬底板的下表面。

作為優(yōu)化，所述饋電巴倫設(shè)置于對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片H片中間筋板的兩側(cè)的平行板之間，一端懸置于金屬底板之上，另一端為向下垂直延伸的自由端，并且饋電巴倫一端與SMA接頭的內(nèi)芯連接。

作為優(yōu)化，所述對(duì)稱雙環(huán)金屬輻射貼片為由對(duì)稱雙環(huán)構(gòu)成的H形結(jié)構(gòu)輻射貼片，距離金屬底板的距離為h，所述h的范圍為0.22λc～0.28λc，λc為工作頻率的中心頻率。

作為優(yōu)化，所述一對(duì)金屬短路柱間距為D時(shí)，通過優(yōu)化金屬短路柱間距為D，天線峰值增益達(dá)到11.7dBi，所述D的范圍為0.25λc～0.35λc,λc為工作頻率的中心頻率。

進(jìn)一步，所述雙饋電寬帶高增益天線工作頻段為1.82GHz～2.77GHz時(shí)，有源回波損耗<-15dB,相對(duì)工作帶寬為41.4％；天線工作頻段為2.2GHz時(shí)，其交叉極化低于主極化至少38dB；帶寬內(nèi)增益大于9.7dBi。

現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：