一种改善基站天线E面耦合的结构的制作方法

一种改善基站天线e面耦合的结构
技术领域
1.本发明涉及移动通信领域，具体涉及5g基站天线阵列的小型化设计和低耦合设计。


背景技术：

2.在基站侧，4g时代一般只有最多几十个双极化天线单元。在5g时代，基站天线单元的数目激增至128、192乃至256个。当5g技术进一步发展，进入beyond 5g(b5g)时代之后最多已经有上万个天线单元的方案。出现了更多新体制的演进方向，超大口径天线(elaa)以及可重构智能表面(ris)这两种b5g的新体制天线，同样需要在一个口面上集成大量的更加复杂和密集的天线。
3.然而各类的5g、b5g天线在实际部署和应用的时候，不可避免的会遇到空间受限的要求，无论是铁塔、楼宇的外墙还是家庭建筑的墙面，都不可能给予天线系统无限大的安置空间。天线阵面的面积，不可能随着天线数目无限制的增加，我们不得不尝试突破传统天线阵列对于阵列间距半波长甚至大于半波长的技术限制。目前第一批商用的5g基站，普遍比4g的基站天线更宽，呈现板状，而传统的4g基站天线，目前的形态大多为细长条状或者圆筒状。较宽的口面，造成了天线的体积和风阻增大。体积的增大会对运输和存储以及安装造成困难，而风阻的增大，使得安装和固定装置经受风吹之后更易损坏。更重要的是，在同一铁塔上，能够安置的天线个数就受到了影响。因此，天线口面缩减和阵列的小型化设计就迫在眉睫。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种减小多个基站双极化天线单元之间e面耦合的去耦金属柱结构。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善基站天线e面耦合的结构，包括地板、去耦金属柱、双极化天线单元，所述去耦金属柱垂直于地板，所述去耦金属柱和双极化天线单元设有多组，所述去耦金属柱位于两个双极化天线单元的中点处，所述去耦金属柱的高度为工作中心频率对应波长的八分之一，而直径则根据实际加入金属柱之后各天线的端口匹配和辐射特性调整，使得加入所述去耦金属柱之后，原始天线的端口回波损耗的变化不超过1分贝，而方向图增益的变化不超过0.5分贝。
6.加入所述去耦金属柱后，周围天线之间存在的对应e面耦合，可下降至23分贝及以上，而其他类型的耦合不发生明显变化。
7.优选的，所述去耦金属柱直接电连接到天线的共用金属材质的地板之上。
8.优选的，所述去耦金属柱通过特氟龙绝缘垫片，直接悬置与地板之上。。
9.针对同一工作中心频率，悬置不接地的去耦金属柱的长度要高于直接接地的去耦金属柱。
10.与现有技术相比，本发明一种改善基站天线e面耦合的结构，具有以下优点：
11.加入去耦金属柱后，能够有效改善周围天线之间的e面耦合，使得e面耦合对应端口的隔离度，提升到23分贝以上，同时，加入去耦金属柱之后，各天线端口的回波损耗的幅度变化小于1分贝，增益的变化小于0.5分贝，改善螺纹基站天线e面耦合。
附图说明
12.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
13.图1为本发明三单元双极化天线中，插入两个e面去耦金属柱的结构示意图；
14.图2为本发明中双极化天线单元和地板的结构示意图；
15.图3为本发明2x2的双极化天线阵列，在其中放置13个去耦金属柱，改善所述阵列中所有e面耦合的结构俯视图；
16.图4为本发明为不加入去耦金属柱的时候，双单元双极化天线的e面耦合端口隔离度；
17.图5为本发明去耦金属柱与地板电连接的时候，双单元双极化天线的e面耦合端口隔离度；
18.图6为本发明去耦金属柱悬置的时候，双单元双极化天线的e面耦合端口隔离度；
19.图7为本发明未加入去耦金属柱的双单元双极化天线的e面耦合单元辐射方向图；
20.图8为本发明加入去耦金属柱的双单元双极化天线的e面耦合单元辐射方向图。
21.附图中：
22.1、地板；2、去耦金属柱；3、双极化天线单元；31、弯折对称阵子；32、支撑介质板；33、巴伦；4、天线罩。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种改善基站天线e面耦合的结构，包括地板1、去耦金属柱2、双极化天线单元3，双极化天线单元3包括弯折对称阵子31、支撑介质板32、巴伦33，去耦金属柱2垂直于地板1，去耦金属柱2和双极化天线单元3设有多组，去耦金属柱2位于两个双极化天线单元3的中点处，去耦金属柱2的高度为工作中心频率的八分之一波长，整个结构上方还设有天线罩4。
25.其中，去耦金属柱2和地板1电连接。
26.其中，去耦金属柱2和地板1之间设有薄片，薄片材质为特氟龙绝缘。
27.通常基站天线都是双极化的，这些双极化天线，配置在天线罩4和地板1之间，共用同样的地板，如图1所示，三个双极化天线3呈三角形排布，这种方法是目前基站天线的一种常见排布，在天线的上方大于四分之一波长的高度放置天线罩4。
28.本发明提出的e面去耦金属柱2，配置在存在e面耦合的天线连线中点处，图1所示的天线阵配置了两个接地去耦金属柱2。
29.如果阵列规模继续增加，如图3所示的2x2单元阵列，则在所有存在e面耦合的单元连线中点处配置去耦金属柱2，同时，为了保持对称性，在图3所示的阵列左右两边又进一步的配置了各四个去耦金属柱2，保证天线辐射的对称性。
30.进一步的，去耦金属柱2可以直接接地，也可以悬置接地。相对于不采用去耦金属柱2的e面耦合对应的s参数，如图4所示，采用了去耦金属柱的s参数有明显的提升，如图5和图6。其中，图5为金属柱直接接地的结果，图7为金属柱悬置接地的结果，图5和图6采用的金属柱的高度均为21毫米，接近中心频率1.95ghz的八分之一波长。
31.从图5和图6的对比可以看到，如果采用一样高度的去耦金属柱，那么接地去耦金属柱实现去耦合最佳的频率，要对于采用悬置接地的去耦金属柱。
32.图7和图8分别示出了加入接地去耦金属柱前后，存在e面耦合的单元的辐射方向图，可以看到，加入去耦金属柱后，最大增益损失了不到0.5分贝，主要来源于去耦金属柱上的表面电流造成的传导损耗。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种改善基站天线e面耦合的结构，其特征在于，包括地板(1)、去耦金属柱(2)、双极化天线单元(3)，所述去耦金属柱(2)垂直于地板(1)，所述去耦金属柱(2)和双极化天线单元(3)设有多组，所述去耦金属柱(2)位于两个双极化天线单元(3)的中点处，所述去耦金属柱(2)的高度为工作中心频率的八分之一波长。2.根据权利要求1所述一种改善基站天线e面耦合的结构，其特征在于：所述去耦金属柱(2)和地板(1)电连接。3.根据权利要求1所述一种改善基站天线e面耦合的结构，其特征在于：所述去耦金属柱(2)和地板(1)之间设有薄片，所述薄片为绝缘材料。4.根据权利要求3所述一种改善基站天线e面耦合的结构，其特征在于：所述薄片材质为特氟龙。

技术总结
本发明公开了一种改善基站天线E面耦合的结构，包括地板、去耦金属柱、双极化天线单元，所述去耦金属柱垂直于地板，所述去耦金属柱和双极化天线单元设有多组，所述去耦金属柱位于两个双极化天线单元的中点处，所述去耦金属柱的高度为工作中心频率对应波长的八分之一，而直径则根据实际加入金属柱之后各天线的端口匹配和辐射特性调整，使得加入所述去耦金属柱之后，原始天线的端口回波损耗的变化不超过1分贝，而方向图增益的变化不超过0.5分贝。本发明涉及移动通信领域。有效改善周围天线之间的E面耦合，使得E面耦合对应端口的隔离度，提升到23分贝以上，同时，加入去耦金属柱之后，各天线端口的回波损耗的幅度变化小于1分贝，增益的变化小于0.5分贝，改善螺纹基站天线E面耦合。合。合。


技术研发人员：赵鲁豫 袁清
受保护的技术使用者：苏州耀欧然科技有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/2/18