一种双极化共面巴伦PCB天线的制作方法

一种双极化共面巴伦pcb天线
技术领域
1.本发明涉及通信基站天线技术领域，具体为一种双极化共面巴伦pcb天线。


背景技术：

2.5g基站天线采用massivemimo天线形式，一般为192阵子单元massivemimo天线或128阵子单元massivemimo天线，天线阵子均采用
±
45
°
双极化，当前5g基站天线面临的技术创新问题是缩减尺寸、降低成本，提升增益，缩减尺寸的主要方式是减小天线单元的间距，由常规的0.5倍波长间距缩减为0.45倍波长间距，在缩减尺寸情况下，承担连接天线阵子的功分器pcb板尺寸相应减小，pcb材料成本也会相应降低，另外，降低成本主要方式之一是减小天线阵子的成本。
3.现有天线阵子通常选用两种方式：一是两个独立馈电巴伦的
±
45
°
双极化，一是四点馈电的
±
45
°
双极化钣金阵子，两个独立馈电巴伦的
±
45
°
双极化阵子，pcb阵子 45
°
与-45
°
两个极化各采用一个相互独立的pcb馈电巴伦，阵子组装相对复杂。四点馈电的
±
45
°
双极化钣金阵子，采用钣金冲压技术形成四个独立的馈电巴伦，斜角相对的两个馈电巴伦通过反相180
°
的功分器连接一起形成一个极化端口，即钣金阵子需要匹配两个反相180
°
的功分器才能组成一个完整的阵子单元，这将导致天线单元在缩减间距时，受到钣金阵子下方的反相功分器的尺寸和性能限制，对缩减尺寸不利，同时钣金阵子的增益与pcb阵子相比较低。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种双极化共面巴伦pcb天线，具备实现馈电巴伦的共面集成，为缩小天线尺寸、降低成本等优点，解决了上述所提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双极化共面巴伦pcb天线，天线包含辐射片，所述辐射片包含辐射片pcb板，所述辐射片pcb板的上表面设置有金属辐射面，所述金属辐射面包含四个独立的辐射面单元，所述金属辐射面由第一辐射面单元、第二辐射面单元、第三辐射面单元和第四辐射面单元组成且位于四个象限对称分布，其中第一辐射面单元和第三辐射面单元的辐射面单元形成-45
°
极化，所述第二辐射面单元和第四辐射面单元的辐射片形成 45
°
极化，所述辐射片的中部插接有馈电巴伦2。
8.优选的，所述馈电巴伦包含馈电巴伦pcb板，所述馈电pcb板一侧为-45
°
馈电直通线路202和 45
°
馈电直通线路203，其中所述-45
°
馈电直通线路连通-45
°
极化馈电，所述 45
°
馈电直通线路为 45
°
极化馈电，所述-45
°
馈电直通线路202的表面设置有焊接线路204，所述 45
°
馈电直通线路203的表面设置有焊接线路205，且馈电直通线路与共面的焊接线路采用耦合方式进行信号传输，所述焊接线路204与第三辐射面单元10203通过焊接方式导通，所述焊接线路205与第二辐射面单元10202通过焊接方式导通。
9.优选的，所述馈电pcb板的另一侧设置有馈电地板、焊接线路206和焊接线路207，所述焊接线路206与所述馈电直通线路202通过金属化过孔20202连接，所述焊接线路207与馈电直通线路203通过金属化过孔20203连接。
10.优选的，所述焊接线路206与辐射面单元10201通过焊接方式导通，所述焊接线路207与辐射面单元10204通过焊接方式导通。
11.优选的，所述焊接线路204、焊接线路205通过金属化过孔20201与馈电地板208导通连接。
12.优选的，所述馈电直通线路202实现对第一辐射面单元、第三辐射面单元的电流传输实现-45
°
极化，所述 45
°
馈电直通线路203实现对第二辐射面单元10202、第四辐射面单元10204的电流传输实现 45
°
极化。
13.一种双极化共面巴伦pcb天线，包括以下步骤：
14.中心工作频点3.5ghz；辐射片pcb板、馈电巴伦pcb板均采用ptfe材料，介电常数3.0，损耗角正切值0.002；
15.金属辐射面的周长49.4mm，等于3.5ghz的导波波长；
16.馈电直通线路与焊接线路之间的缝隙间距0.3mm，为所用pcb板的导波波长的6
‰
；
17.金属化过孔直径0.6mm，为所用pcb板的导波波长的12
‰
。
18.(三)有益效果
19.与现有技术相比，本发明提供了一种双极化共面巴伦pcb天线，具备以下有益效果：
20.该双极化共面巴伦pcb天线，通过馈电巴伦的设置，实现两个极化的馈电巴伦共面集成，组装简单，降低成本，以及-45
°
馈电直通线路和 45
°
馈电直通线路对焊接线路的配合使用方式，-45
°
馈电直通线路和 45
°
馈电直通线路与焊接线路均分别采用耦合方式和金属化过孔方式传输信号，通过优化耦合缝隙间距和金属化过孔直径，实现较好的阻抗匹配。
附图说明
21.图1为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图；
22.图2为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图；
23.图3为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图；
24.图4为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图；
25.图5为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图；
26.图6为本发明提出的一种双极化共面巴伦pcb天线结构示意图。
27.图中：1、辐射片；101、pcb板、；102、金属辐射面；10201、第一辐射面单元；10202、第二辐射面单元；10203、第三辐射面单元；10204、第四辐射面单元；2、馈电巴伦；201、馈电巴伦pcb板；202、-45
°
馈电直通线路；203、 45
°
馈电直通线路；204、焊接线路；205、焊接线路；206、焊接线路；207、焊接线路；208、馈电地板；20201、金属化过孔；20202、金属化过孔；20203、金属化过孔。
具体实施方式
28.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。
29.请参阅图1-6，一种双极化共面巴伦pcb天线，天线包含辐射片1，辐射片尺寸设计如下：由两个八边形组成，小八边形的中心到馈电巴伦板材的距离为d，大八边形的中心到小八边形的中心距离为d，两个八边形的交叠部分如图红色曲线；
30.天线的工作中心频率与天线辐射片的尺寸有关，为调整天线的工作中心频率像低频移动，可在辐射片最外侧一角增加尺寸，如果调整天线的工作中心频率向高频移动，可将辐射片最外层一角的尺寸缩小，其中黑色线条为辐射面的线框；蓝色线条为馈电巴伦的线框；浅蓝色线条是标识线段距离，绿色线条是辐射片尺寸的扩展区域，可用于调整天线的工作中心频率，辐射片1包含辐射片pcb板101，辐射片pcb板101的上表面设置有金属辐射面102；
31.金属辐射面的尺寸遵循的设计原则为：金属辐射面的周长等于在中心，工作频点处，所用pcb板的导波波长；
32.馈电直通线路与焊接线路之间的缝隙间距设计为所用pcb板的导波波长的4
‰
～10
‰
范围之内；
33.金属化过孔直径设计为所用pcb板的导波波长的8
‰
～15
‰
范围之内，金属辐射面102包含四个独立的辐射面单元，金属辐射面102由第一辐射面单元10201、第二辐射面单元10202、第三辐射面单元10203和第四辐射面单元10204组成且位于四个象限对称分布，其中第一辐射面单元10201和第三辐射面单元10203的辐射面单元形成-45
°
极化，第二辐射面单元10202和第四辐射面单元10204的辐射片形成 45
°
极化，辐射片1的中部插接有馈电巴伦2，馈电巴伦2包含馈电巴伦pcb板201，馈电pcb板201的另一侧设置有馈电地板208、焊接线路206和焊接线路207，焊接线路206与辐射面单元10201通过焊接方式导通，焊接线路207与辐射面单元10204通过焊接方式导通，焊接线路206与馈电直通线路202通过金属化过孔20202连接，馈电直通线路202实现对第一辐射面单元10201、第三辐射面单元10203的电流传输实现-45
°
极化，馈电直通线路203实现对第二辐射面单元10202、第四辐射面单元10204的电流传输实现 45
°
极化，焊接线路207与馈电直通线路203通过金属化过孔20203连接，馈电pcb板201一侧为-45
°
馈电直通线路202和 45
°
馈电直通线路203，其中-45
°
馈电直通线路202连通-45
°
极化馈电， 45
°
馈电直通线路203为 45
°
极化馈电，-45
°
馈电直通线路202的表面设置有焊接线路204；
34.焊接线路204、205通过金属化过孔20201与馈电地板208导通连接，由此，馈电直通线路202实现对辐射面单元10201、10203的电流传输，实现-45
°
极化； 45
°
馈电直通线路203实现对辐射面单元10202、10204的电流传输，实现 45
°
极化；进而实现了双极化馈电巴伦的线路在一块pcb板上共面集成的目的。
35.一种双极化共面巴伦pcb天线，包括以下步骤：
36.1、中心工作频点3.5ghz；辐射片pcb板101、馈电巴伦pcb板101均采用ptfe材料，介电常数3.0，损耗角正切值0.002；
37.2、金属辐射面的周长49.4mm，等于3.5ghz的导波波长；
38.3、馈电直通线路202与焊接线路之间的缝隙间距0.3mm，为所用pcb板的导波波长
的6
‰
；
39.4、金属化过孔直径0.6mm，为所用pcb板的导波波长的12
‰
。
40.其中，信号传输原理如下，以-45
°
极化为例：输入信号由馈电直通线路202导入，可通过调整馈电直通线路202上的金属化过孔20202直径，以及馈电直通线路与焊接线路204之间的间距，进而调整输入信号在焊接线路204、206上的电流分配比例，从而可调整辐射面单元10201、10203上的输入电流，使天线的阻抗匹配最佳，方向图性能最优。
41.同时，为提升信号耦合的质量，将焊接线路204、205与馈电直通线路耦合段的形状设计成倒立的“凹”字形，如图3所示。
42.该文中出现的电器元件均与外界的主控器及2020v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
43.综上所述，该双极化共面巴伦pcb天线，通过馈电巴伦2的设置，实现两个极化的馈电巴伦2共面集成，组装简单，降低成本，以及-45
°
馈电直通线路202和 45
°
馈电直通线路203对焊接线路的配合使用方式，-45
°
馈电直通线路202和 45
°
馈电直通线路203与焊接线路均分别采用耦合方式和金属化过孔方式传输信号，通过优化耦合缝隙间距和金属化过孔直径，实现较好的阻抗匹配。
44.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.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。