一种宽带双极化天线的制作方法

1.本发明涉及通讯天线领域，具体涉及一种宽带双极化天线。


背景技术：

2.随着移动通信技术的快速发展，现在已经进入了5g和b5g时代。对于移动通信的终端基站，需要工作在2g、3g、4g、5g等多个工作频段。因此，基站天线应具有宽频带的特性，以满足工作在多个频段的要求。具有宽频带特性的基站天线能减少天线的数量、节约空间资源、降低成本。因此，宽频化将是基站天线发展的主要趋势之一。
3.中国专利文献cn107508037a提出了一种基站天线单元，但该天线单元只有一层辐射臂，但相对阻抗带宽较小，相对阻抗带宽只有14.1％。中国专利文献cn101471496a提出了一种交叉极化天线，该天线单元通过一体成型方式构成，但相对阻抗带宽较小，相对阻抗带宽只有16％。
4.综上，现有技术中的基站天线的相对阻抗带宽有待进一步地提高，辐射特性有待改良，相关技术有待改进和完善。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提供一种宽带双极化天线，以拓展相对阻抗带宽，改良辐射特性。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种宽带双极化天线，包括天线辐射体、第一介质板、第一馈电巴伦、第二馈电巴伦和天线反射板；
8.所述第一馈电巴伦和第二馈电巴伦互相垂直交叉连接，第一馈电巴伦和第二馈电巴伦的上端与第一介质板连接，第一馈电巴伦和第二馈电巴伦的下端与天线反射板连接；
9.所述天线辐射体印刷在第一介质板的顶面，天线辐射体包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂；四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，在以第一介质板的中心为圆心的圆周方向上，每90
°
设置一个辐射臂；其中，第一辐射臂和第三辐射臂组成一个半波振子，第二辐射臂和第四辐射臂组成另一个半波振子；
10.每个辐射臂中，包括第一子辐射臂和第二子辐射臂，所述第一子辐射臂印刷在第一介质板的顶面，第二子辐射臂印刷在第一介质板的底面，第一子辐射臂和第二子辐射臂的部分区域重叠形成耦合区域。
11.进一步地，所述第一子辐射臂呈六边形，六边形的两个对角为直角，其中一个直角朝向第一介质板的中心设置；所述第二子辐射臂呈正方形，正方形的其中一个直角朝向第一介质板的中心设置；
12.第一子辐射臂和第二子辐射臂的对角线位于同一直线上，第一子辐射臂和第二子辐射臂在第一介质板上的部分投影重叠，第二子辐射臂的未重叠部分位于第一子辐射臂朝向第一介质板中心的一端外部。
13.进一步地，还包括第二介质板、寄生贴片和支柱，所述寄生贴片印刷在第二介质板上；所述第二介质板通过支柱支撑于第一介质板上，且悬空设置于天线辐射体的上方。
14.进一步地，所述第一馈电巴伦包括第三介质板，印刷在第三介质板正面的第一微带线和馈电点，以及印刷在第三介质板背面的第一缝隙传输线和第二缝隙传输线；
15.所述第一缝隙传输线和第二缝隙传输线均沿竖直方向延伸，第一缝隙传输线位于第三介质板背面的中部上方，第二缝隙传输线位于第三介质板背面的中部下方；所述第二缝隙传输线为渐变结构，呈上端宽度大下端宽度小的漏斗状，第二缝隙传输线的上端连接于第一缝隙传输线的下端，且第二缝隙传输线的上端宽度大于第一缝隙传输线的宽度。
16.进一步地，所述第一微带线包括依次连接第一段微带线、第二段微带线、第三段微带线和第一渐变微带开路线；
17.其中，第三段微带线和第一渐变微带开路线沿水平方向延伸，第一段微带线和第二段微带线沿竖直方向延伸；第三段微带线的一端与第一渐变微带开路线的一端连接，第三段微带线的另一端依次连接第二段微带线和第一段微带线；
18.所述第一渐变微带开路线为渐变结构，呈一端宽度大另一端宽度小的漏斗状，其中宽度较大的一端与第三段微带线连接；
19.所述馈电点位于第三段微带线与第一渐变微带开路线的连接处，所述第三介质板上对应第一段微带线处开设有用于连接线缆的过孔。
20.进一步地，所述第二馈电巴伦包括第四介质板，印刷在第四介质板正面的第二微带线和馈电点，以及印刷在第四介质板背面的第三缝隙传输线和第四缝隙传输线；
21.所述第三缝隙传输线和第四缝隙传输线均沿竖直方向延伸，第三缝隙传输线位于第四介质板背面的中部上方，第四缝隙传输线位于第四介质板背面的中部下方；所述第四缝隙传输线为渐变结构，呈上端宽度大下端宽度小的漏斗状，第四缝隙传输线的上端连接于第三缝隙传输线的下端，且第四缝隙传输线的上端宽度大于第三缝隙传输线的宽度。
22.进一步地，所述第二微带线包括依次连接第四段微带线、第五段微带线、第六段微带线和第二渐变微带开路线；
23.其中，第六段微带线和第二渐变微带开路线沿水平方向延伸，第四段微带线和第五段微带线沿竖直方向延伸；第六段微带线的一端与第二渐变微带开路线的一端连接，第六段微带线的另一端依次连接第五段微带线和第四段微带线；
24.所述第二渐变微带开路线为渐变结构，呈一端宽度大另一端宽度小的漏斗状，其中宽度较大的一端与第六段微带线连接；
25.所述馈电点位于第六段微带线与第二渐变微带开路线的连接处，所述第四介质板上对应第四段微带线处开设有用于连接线缆的过孔。
26.进一步地，所述第三介质板的中部上方设有向上开口的插槽，所述第四介质板的中部下方设有向下开口的插槽；所述第三介质板和第四介质板的通过插槽互相插接，使得第一馈电巴伦和第二馈电巴伦互相垂直交叉连接。
27.进一步地，所述第一馈电巴伦的上端设有两个向上凸出的插板，第一馈电巴伦的下端设有两个向下凸出的插板；
28.所述第二馈电巴伦的上端设有两个向上凸出的插板，第二馈电巴伦的下端设有两个向下凸出的插板；
29.所述第一介质板上设有四个插孔，所述天线反射板上设有四个插孔；
30.第一馈电巴伦和第二馈电巴伦上端的插板分别插入于第一介质板的四个插孔内，以实现与第一介质板的连接固定；第一馈电巴伦和第二馈电巴伦下端的插板分别插入于天线反射板的四个插孔内，以实现与天线反射板的连接固定；
31.所述第一介质板上的四个插孔分别设置于四个辐射臂中的第一子辐射臂上，且位于第一子辐射臂朝向第一介质板中心的一端。
32.进一步地，所述第一馈电巴伦上设有第一馈电巴伦焊接点，包括第一焊接点、第二焊接点、第三焊接点和第四焊接点；所述第一焊接点和第二焊接点设置于第一馈电巴伦上端的两个插板上，且第一焊接点与第一辐射臂的第一子辐射臂焊接，第二焊接点与第三辐射臂的第一子辐射臂焊接；所述第三焊接点和第四焊接点设置于第一馈电巴伦的上边沿，且第三焊接点与第一辐射臂的第二子辐射臂焊接，第四焊接点与第三辐射臂的第二子辐射臂焊接；
33.所述第二馈电巴伦上设有第二馈电巴伦焊接点，包括第五焊接点、第六焊接点、第七焊接点和第八焊接点；所述第五焊接点和第六焊接点设置于第二馈电巴伦上端的两个插板上，且第五焊接点与第二辐射臂的第一子辐射臂焊接，第六焊接点与第四辐射臂的第一子辐射臂焊接；所述第七焊接点和第八焊接点设置于第二馈电巴伦的上边沿，且第七焊接点与第二辐射臂的第二子辐射臂焊接，第八焊接点与第四辐射臂的第二子辐射臂焊接。
34.通过以上的天线结构，设计了一款工作在2.3ghz
‑
5ghz的宽带双极化天线，其相对阻抗带宽能够达到74％。本发明提供的一种宽带双极化天线，具有良好的辐射特性，如图6所示，其回波损耗|s11|、|s22|均大于18.9db，隔离度|s21|大于28db。
35.本发明提供的一种宽带双极化天线，采用两个子辐射臂构成辐射臂，使得半波振子的阻抗更加收敛，更容易匹配到50ω，进而获得了更宽的工作带宽。改进后的辐射臂具有超宽的工作带宽、较高的隔离度。在第一馈电巴伦和第二馈电巴伦中的传输线还采用了渐变的形状结构，使天线能够获得更好的阻抗匹配，从而进一步拓宽了的工作带宽。综上，本发明有效改善了阻抗匹配、拓展了相对阻抗带宽，大幅优化了天线的辐射特性。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供一种宽带双极化天线的整体结构示意图。
37.图2是本发明实施例中的天线辐射体结构示意图。
38.图3是本发明实施例中的辐射臂的结构示意图。
39.图4是本发明实施例中的第一馈电巴伦的正反面结构图。
40.图5是本发明实施例中的第二馈电巴伦的正反面结构图。
41.图6是本发明实施例提供的一种宽带双极化天线的辐射特性图。
具体实施方式
42.下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
43.如图1所示，本发明实施例提供的一种宽带双极化天线包括天线辐射体2、第一介质板6、第一馈电巴伦3、第二馈电巴伦4和天线反射板5；
44.所述第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4互相垂直交叉连接，第一馈电巴伦3和第二
馈电巴伦4的上端与第一介质板6连接，第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4的下端与天线反射板5连接。
45.作为改进，还包括第二介质板1、寄生贴片1a和支柱7，所述寄生贴片1a印刷在第二介质板1上；所述第二介质板1通过支柱7支撑于第一介质板6上，且悬空设置于天线辐射体2的上方。
46.具体地，如图2所示，所述天线辐射体2印刷在第一介质板6的顶面，天线辐射体2包括第一辐射臂201、第二辐射臂202、第三辐射臂203和第四辐射臂204；四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，在以第一介质板6的中心为圆心的圆周方向上，每90
°
设置一个辐射臂；其中，第一辐射臂201和第三辐射臂203组成一个半波振子，第二辐射臂202和第四辐射臂204组成另一个半波振子。
47.结合图3所示，每个辐射臂中，包括第一子辐射臂201a和第二子辐射臂201b，所述第一子辐射臂201a印刷在第一介质板6的顶面，第二子辐射臂201b印刷在第一介质板6的底面，第一子辐射臂201a和第二子辐射臂201b的部分区域重叠形成耦合区域，图3中第二子辐射臂201b的虚线部分即为被重叠遮挡的耦合区域。
48.进一步地，所述第一子辐射臂201a呈六边形，六边形的两个对角为直角，其中一个直角朝向第一介质板6的中心设置；所述第二子辐射臂201b呈正方形，正方形的其中一个直角朝向第一介质板6的中心设置。所述第一子辐射臂201a和第二子辐射臂201b的对角线位于同一直线上，第一子辐射臂201a和第二子辐射臂201b在第一介质板6上的部分投影重叠，第二子辐射臂201b的未重叠部分位于第一子辐射臂201a朝向第一介质板6中心的一端外部。
49.如图4所示，所述第一馈电巴伦3包括第三介质板303，印刷在第三介质板303正面的第一微带线301和馈电点304，以及印刷在第三介质板303背面的第一缝隙传输线302b和第二缝隙传输线302a；
50.所述第一缝隙传输线302b和第二缝隙传输线302a均沿竖直方向延伸，第一缝隙传输线302b位于第三介质板303背面的中部上方，第二缝隙传输线302a位于第三介质板303背面的中部下方；所述第二缝隙传输线302a为渐变结构，呈上端宽度大下端宽度小的漏斗状，第二缝隙传输线302a的上端连接于第一缝隙传输线302b的下端，且第二缝隙传输线302a的上端宽度大于第一缝隙传输线302b的宽度。
51.进一步地，所述第一微带线301包括依次连接第一段微带线301a、第二段微带线301b、第三段微带线301c和第一渐变微带开路线301d；
52.其中，第三段微带线301c和第一渐变微带301d开路线沿水平方向延伸，第一段微带线301a和第二段微带线301b沿竖直方向延伸；第三段微带线301c的一端与第一渐变微带开路线301d的一端连接，第三段微带线301c的另一端依次连接第二段微带线301b和第一段微带线301a。
53.在本实施例中，所述第一渐变微带开路线301d为渐变结构，呈一端宽度大另一端宽度小的漏斗状，其中宽度较大的一端与第三段微带线301c连接。
54.进一步地，所述馈电点304位于第三段微带线301c与第一渐变微带开路线301d的连接处，所述第三介质板303上对应第一段微带线301a处开设有用于连接线缆的过孔。
55.如图5所示，所述第二馈电巴伦4包括第四介质板403，印刷在第四介质板403正面
的第二微带线401和馈电点404，以及印刷在第四介质板403背面的第三缝隙传输线402b和第四缝隙传输线402a；
56.所述第三缝隙传输线402b和第四缝隙传输线402a均沿竖直方向延伸，第三缝隙传输线402b位于第四介质板403背面的中部上方，第四缝隙传输线402a位于第四介质板403背面的中部下方；所述第四缝隙传输线402a为渐变结构，呈上端宽度大下端宽度小的漏斗状，第四缝隙传输线402a的上端连接于第三缝隙传输线402b的下端，且第四缝隙传输线402a的上端宽度大于第三缝隙传输线402b的宽度。
57.进一步地，所述第二微带线401包括依次连接第四段微带线401a、第五段微带线401b、第六段微带线401c和第二渐变微带开路线401d；
58.其中，第六段微带线401c和第二渐变微带开路线401d沿水平方向延伸，第四段微带线401a和第五段微带线401b沿竖直方向延伸；第六段微带线401c的一端与第二渐变微带开路线401d的一端连接，第六段微带线401c的另一端依次连接第五段微带线401b和第四段微带线401a。
59.在本实施例中，所述第二渐变微带开路线401d为渐变结构，呈一端宽度大另一端宽度小的漏斗状，其中宽度较大的一端与第六段微带线401c连接。
60.进一步地，所述馈电点404位于第六段微带线401c与第二渐变微带开路线401d的连接处，所述第四介质板403上对应第四段微带线401a处开设有用于连接线缆的过孔。
61.结合图1至图5所示，所述第三介质板303的中部上方设有向上开口的插槽，所述第四介质板403的中部下方设有向下开口的插槽；所述第三介质板303和第四介质板403的通过插槽互相插接，使得第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4互相垂直交叉连接。
62.进一步地，所述第一馈电巴伦3的上端设有两个向上凸出的插板，第一馈电巴伦3的下端设有两个向下凸出的插板；所述第二馈电巴伦4的上端设有两个向上凸出的插板，第二馈电巴伦4的下端设有两个向下凸出的插板；
63.所述第一介质板6上设有四个插孔，所述天线反射板5上设有四个插孔；
64.第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4上端的插板分别插入于第一介质板6的四个插孔内，以实现与第一介质板6的连接固定；第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4下端的插板分别插入于天线反射板5的四个插孔内，以实现与天线反射板5的连接固定。
65.其中，所述第一介质板6上的四个插孔分别设置于四个辐射臂中的第一子辐射臂201a上，且位于第一子辐射臂201a朝向第一介质板6中心的一端。
66.更具体地，参照图5和图6，所述第一馈电巴伦3上设有第一馈电巴伦焊接点305，包括第一焊接点305a、第二焊接点305b、第三焊接点305c和第四焊接点305d；所述第一焊接点305a和第二焊接点305b设置于第一馈电巴伦3上端的两个插板上，且第一焊接点305a与第一辐射臂201的第一子辐射臂201a焊接，第二焊接点305b与第三辐射臂203的第一子辐射臂201a焊接；所述第三焊接点305c和第四焊接点305d设置于第一馈电巴伦3的上边沿，且第三焊接点305c与第一辐射臂201的第二子辐射臂201b焊接，第四焊接点305d与第三辐射臂203的第二子辐射臂201b焊接；
67.所述第二馈电巴伦4上设有第二馈电巴伦焊接点405，包括第五焊接点405a、第六焊接点405b、第七焊接点405c和第八焊接点405d；所述第五焊接点405a和第六焊接点405b设置于第二馈电巴伦4上端的两个插板上，且第五焊接点405a与第二辐射臂202的第一子辐
射臂焊接201a，第六焊接点405b与第四辐射臂204的第一子辐射臂焊接201a；所述第七焊接点405c和第八焊接点405d设置于第二馈电巴伦4的上边沿，且第七焊接点405c与第二辐射臂202的第二子辐射臂焊接201b，第八焊接点405d与第四辐射臂204的第二子辐射臂201b焊接。
68.本发明实施例工作时，在第一馈电巴伦3中，外接的同轴线传来的电流先经过第一微带线301，紧接着在馈电点304处耦合到第一缝隙传输线302b和第二缝隙传输线302a上，最后传输到天线辐射体2。同样地，在第二馈电巴伦4中，外接的同轴线传来的电流先经过第二微带线401，紧接着在馈电点404处耦合到第三缝隙传输线402b和第四缝隙传输线402a上，最后传输到天线辐射体2。
69.其中，天线辐射体2上的每个辐射臂采用了分别在第一介质板6上下两面设置两个子辐射臂的结构，这使得半波振子的阻抗更加收敛，阻抗匹配更加接近50ω，能够显著改善阻抗匹配。
70.并且，在第一馈电巴伦3和第二馈电巴伦4中，第一渐变微带开路线301d、第二缝隙传输线302a、第二渐变微带开路线401d和第四缝隙传输线402a采用了渐变的结构设计，可以进一步改善阻抗匹配，扩展工作带宽。
71.通过以上的天线结构，设计了一款工作在2.3ghz
‑
5ghz的宽带双极化天线，其相对阻抗带宽能够达到74％。本发明提供的一种宽带双极化天线，具有良好的辐射特性，如图6所示，其回波损耗|s11|、|s22|均大于18.9db，隔离度|s21|大于28db。
72.本发明提供的一种宽带双极化天线，采用两个子辐射臂构成辐射臂，使得半波振子的阻抗更加收敛，更容易匹配到50ω，进而获得了更宽的工作带宽。改进后的辐射臂具有超宽的工作带宽、较高的隔离度。在第一馈电巴伦和第二馈电巴伦中的传输线还采用了渐变的形状结构，使天线能够获得更好的阻抗匹配，从而进一步拓宽了的工作带宽。综上，本发明有效改善了阻抗匹配、拓展了相对阻抗带宽，大幅优化了天线的辐射特性。
73.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本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。