一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，具体为一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线。


背景技术：

2.近些年，随着现代无线通信技术飞速发展，5g通信系统由于其高速率和低延迟的特性被广泛应用于各个领域。构成移动通信系统的重要一环是基站天线，但是随着技术的升级，基站需求量加大，需要更加密集的布置，空间资源缺乏，因此对于基站天线小型化和低剖面的要求越来越高。
3.传统基站中实现双极化辐射的基本单元是电偶极子天线。电偶极子天线具有带宽宽、极化稳定性较强的优点，可以结合天线反射板形成更高的前后比和更好的波束赋形，因此目前的设计主要采用电偶极子作为基站天线结构单元。但是这种设计具有一定的局限性。一般情况下，由电偶极子构成的基站天线具有较高的剖面高度，约为工作频带中心频点处的四分之一个波长。为了实现基站天线的小型化，不得不采取其他手段来降低剖面。
4.2006年，k.m.luk教授等人发表了“a new wideband unidirectional antenna element”，该论文利用互补原理将电偶极子和磁偶极子结合在一起，通过满足一定的激励幅度和激励相位条件，设计了一款磁电偶极子。磁偶极子和电偶极子的e面和h面方向图相互补偿，该天线得到了较宽的工作频带，较高的前后比和稳定的辐射性能。磁电偶极子的这些优势，使得它在后期被广泛应用于基站天线单元的设计中。然而，为了满足电偶极子的工作需要，磁电偶极子的剖面高度仍然较高，这对基站天线的未来发展有极大的限制。
5.由于平行于地面放置的磁偶极子的工作与距离地面的高度无关，其方向图与电偶极子的方向图仅存在90度的相位差，因此本技术提出了一种低剖面磁偶极子天线，未来可取代电偶极子作为基站天线辐射单元。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线，以解决上述背景技术中提出的问题。根据磁偶极子的辐射机理可知，平行于地面放置的磁偶极子的工作与高度无关，故磁偶极子可以实现比较低的剖面。在本实施方案中，通过在金属贴片表面形成环流，并且保持磁偶极子天线的环流长度不改变，可实现0.07λ的剖面高度。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线，包括反射底板、l形馈线、第一金属贴片以及第二金属贴片，反射底板上固定连接有呈左右对称设置的第一金属贴片以及第二金属贴片，所述l形馈线包括依次一体连接的端部馈片、水平馈片以及竖直馈片，所述端部馈片嵌入固定在第一金属贴片中，水平馈片平行于反射底板，竖直馈片垂直于反射底板，竖直馈片端部一体连接有连接柱，连接柱穿过反射底板，并与下方的sma接头固定连接。
9.优选的，所述第一金属贴片包括一体连接的第一纵向金属贴片和第一横向金属贴片，第一纵向金属贴片垂直于反射底板，且第一纵向金属贴片底端与反射底板固定连接，所
述的第一横向金属贴片平行于反射底板；
10.所述的端部馈片垂直于第一横向金属贴片，且端部馈片嵌入固定在第一横向金属贴片中。
11.优选的，所述第二金属贴片包括一体连接的第二纵向金属贴片和第二横向金属贴片，第二纵向金属贴片垂直于反射底板，且第二纵向金属贴片底端与反射底板固定连接，所述的第二横向金属贴片平行于反射底板；
12.所述的竖直馈片靠近第二纵向金属贴片，且竖直馈片与第二纵向金属贴片平行。
13.优选的，所述第一纵向金属贴片、第一横向金属贴片、第二纵向金属贴片和第二横向金属贴片均为矩形，第一纵向金属贴片和第二纵向金属贴片相互平行，且第一纵向金属贴片和第二纵向金属贴片的尺寸大小相同；
14.第一横向金属贴片和第二横向金属贴片位于同一水平面上，且第一横向金属贴片和第二横向金属贴片的尺寸大小相同。
15.优选的，所述的水平馈片包括一体连接的第一水平馈片和第二水平馈片，第一水平馈片远离第二水平馈片的一端与端部馈片一体连接，第二水平馈片远离第一水平馈片的一端与竖直馈片一体连接。
16.优选的，所述的第一水平馈片的宽度小于第二水平馈片的宽度；垂直于反射底板的第一纵向金属贴片和第二纵向金属贴片长度为46.8mm，高度为6mm。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可实现0.07λ的高度，与传统的电偶极子的剖面高度0.25λ相比，极大地降低了剖面高度；本发明可工作在5g频段下，具有良好的交叉极化比、较高的增益和极低的剖面，半功率波束宽度在60度附近，可应用于基站天线中做单元结构；本发明可采用全金属结构，结构简单，设计过程清晰，可减少设计应用难度，可移植性强。
附图说明
18.图1为一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线的立体结构示意图；
19.图2为一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线中第一金属贴片和第二金属贴片的结构示意图；
20.图3为一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线的正面结构示意图；
21.图4为一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线中l形馈线的立体结构示意图；
22.图5是该低剖面磁偶极子天线在3.36ghz-3.9ghz频率范围内的反射系数图；
23.图6是该低剖面磁偶极子天线在e面的主极化和交叉极化图；
24.图7是该低剖面磁偶极子天线在h面的主极化和交叉极化图。
25.图中：1-第一金属贴片，11-第一纵向金属贴片，12-第一横向金属贴片，2-l形馈线，21-端部馈片，22-第一水平馈片，23-第二水平馈片，24-竖直馈片，25-连接柱，3-反射底板，4-第二金属贴片，41-第二纵向金属贴片，42-第二横向金属贴片，5-sma接头。
具体实施方式
26.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。
27.实施例：请参阅图1～4，一种可用于基站天线的低剖面磁偶极子天线，包括反射底板3、l形馈线2、第一金属贴片1以及第二金属贴片4，反射底板3上固定连接有呈左右对称设置的第一金属贴片1以及第二金属贴片4，所述l形馈线2包括依次一体连接的端部馈片21、水平馈片以及竖直馈片24，所述端部馈片21嵌入固定在第一金属贴片1中，水平馈片平行于反射底板3，竖直馈片24垂直于反射底板3，竖直馈片24端部一体连接有连接柱25，连接柱25穿过反射底板3，并与下方的sma接头5固定连接。
28.水平馈片和竖直馈片24使得l形馈线2整体呈字母“l”形。
29.其中，所述第一金属贴片1包括一体连接的第一纵向金属贴片11和第一横向金属贴片12，第一纵向金属贴片11垂直于反射底板3，且第一纵向金属贴片11底端与反射底板3固定连接，所述的第一横向金属贴片12平行于反射底板3；
30.所述的端部馈片21垂直于第一横向金属贴片12，且端部馈片21嵌入固定在第一横向金属贴片12中。
31.在本实施例中，所述第二金属贴片4包括一体连接的第二纵向金属贴片41和第二横向金属贴片42，第二纵向金属贴片41垂直于反射底板3，且第二纵向金属贴片41底端与反射底板3固定连接，所述的第二横向金属贴片42平行于反射底板3；
32.所述的竖直馈片24靠近第二纵向金属贴片41，其间隙可具体为0.5mm，且竖直馈片24与第二纵向金属贴片41平行。
33.在本实施例中，所述第一纵向金属贴片11、第一横向金属贴片12、第二纵向金属贴片41和第二横向金属贴片42均为矩形，第一纵向金属贴片11和第二纵向金属贴片41相互平行，且第一纵向金属贴片11和第二纵向金属贴片41的尺寸大小相同；
34.具体应用时，垂直于反射底板3的第一纵向金属贴片11和第二纵向金属贴片41长度为46.8mm，高度为6mm，第一纵向金属贴片11和第二纵向金属贴片41之间的间距为32.8mm；
35.第一横向金属贴片12和第二横向金属贴片42位于同一水平面上，且第一横向金属贴片12和第二横向金属贴片42的尺寸大小相同。
36.具体应用时，平行于反射底板3的第一横向金属贴片12和第二横向金属贴片42长度为46.8mm，宽度为14.4mm，第一横向金属贴片12和第二横向金属贴片42之间的间距为4mm；
37.其中，所述的水平馈片包括一体连接的第一水平馈片22和第二水平馈片23，第一水平馈片22远离第二水平馈片23的一端与端部馈片21一体连接，第二水平馈片23远离第一水平馈片22的一端与竖直馈片24一体连接。水平馈片靠近第二横向金属贴片42，其间隙可具体为0.5mm。
38.所述的第一水平馈片22的宽度小于第二水平馈片23的宽度。
39.具体应用时，平行于反射底板3的第一水平馈片22长度为10mm，宽度为1.5mm；平行于反射底板3的第二水平馈片23长度为8.4mm，宽度为2mm；垂直于反射底板3的竖直馈片24宽度为2mm，高度为4.5mm；端部馈片21宽度为1.5mm，高度为0.5mm；反射底板3为矩形结构，其长度为65mm，宽度为65mm。
40.由此制作而成低剖面磁偶极子天线，该低剖面磁偶极子天线的工作带宽为3.38ghz-3.8ghz，高度为6mm，约为0.07λ，天线整体尺寸为0.55λ
×
0.39λ。
41.图5为该低剖面磁偶极子天线在3.2ghz-3.9ghz频段内的反射系数，图中横轴为频率，纵轴为反射系数幅度。
42.图6为该低剖面磁偶极子天线在e面的主极化和交叉极化图。实线表示的是主极化的辐射方向图，虚线表现的是交叉极化的辐射方向图。
43.图7为该低剖面磁偶极子天线在h面的主极化和交叉极化图。实线表示的是主极化的辐射方向图，虚线表现的是交叉极化的辐射方向图。
44.本发明的工作原理是：第一纵向金属贴片11、第一横向金属贴片12、第二纵向金属贴片41、第二横向金属贴片42、l形馈线2与反射底板3构成了一个具有较小缝隙的方形环，电流沿着方形环流动，呈现出环流；根据电磁场理论，环流可以等效为一个磁流，此时的第一金属贴片1、第二金属贴片4与反射底板3可共同作为一个磁偶极子天线工作。
45.在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。