[发明专利]宽波束高增益天线

说明书

本发明宽波束高增益天线包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括分别印制在两块介质基板上的下垂宽带振子；两个下垂宽带振子交叉设置，振子两臂为对称设置倒L形片，包括竖直段、竖直段顶端的水平延伸段，水平延伸段末端朝下成弯折段；该振子臂上侧设置寄生单元，该两介质基板的另一面设有微带线，该反射板双极化馈电。本发明振子上侧设置寄生单元，实现了单PCB交叉振子宽波束和良好匹配，该宽波束宽带PCB交叉振子组阵获得了双极化、水平宽波束和高增益辐射特性。该方法实现简单、低成本、适合批量生产，而且对于常规宽带、高增益振子天线的设计和改进也是适用和有效的。

【技术领域】

本发明涉及一种移动通信基站天线设备与技术，特别是涉及宽波束高增益天线及其技术。

【背景技术】

随着网络部署密度不断增大，移动通信已基本实现信号广域连续覆盖。然而，受限于工作频带和覆盖区域的限制，宏蜂窝难以满足高数据传输率和大系统容量的需求。相比之下，5.8G频段带宽宽、容量大、传播特性好、天线尺寸小，非常适合用户密集的局域高速数据业务。这类基站天线需要具备较大带宽(4.97-5.85GHz，BW＝16.27％)、高增益和宽(水平)波宽的特点，以覆盖较大区域、服务较多用户，从而获得良好的覆盖效果和较佳的经济性。除此之外，双极化和低剖面、平面化也是重要要求，以实现极化分集MIMO效果和良好用户感受。宽带、低剖面和双极化天线，常用形式有微带贴片和半波振子，后者高度约四分之一波长。当工作于5.8G时，由于波长短，半波振子的剖面高度尚可接受。然而，两者的水平波宽仅60～70°，无法满足90°以上的超宽波宽要求，即使振子下垂也难以满足要求。而其他超宽波束天线，如小焦径比抛物面天线的介质辐射头，又不具备低剖面和超宽带特性，且馈电复杂、体积大。

鉴于半波阵子的诸多优点，只需克服波宽较窄的缺点，即可很好地满足应用需要。实现半波阵子波束展宽的常规方法是，振子两臂下垂和减小地板尺寸。然而，上述方法波宽展宽效果有限，仍不能满足整个带内90°以上的波宽要求。

【发明内容】

本发明旨在为通讯领域提供一种宽带宽、高增益、超宽波宽、双极化、高隔离、低剖面、低成本、易生产的小型定向基站天线。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

通过采用下垂PCB振子设计方案，将PCB振子末端朝下弯折，并且在振子上侧对称设置一对寄生单元，实现了上述设计目标。

具体地，本发明提供一种宽波束高增益天线，其包括设置在反射板上的多个组阵排列的交叉振子对，该交叉振子对包括分别印制在两块介质基板上的下垂宽带振子，两个下垂宽带振子交叉设置，该下垂宽带振子的两臂对称设置，该振子臂为倒L形片，包括竖直段，连接竖直段上端的水平段，水平段末端朝下成弯折段，该振子臂上侧设置寄生单元，该介质基板另一面设有微带线，该反射板正面或背面有两路印制馈电网络进行馈电。

本发明在常规PCB振子的基础上，通过在振子上侧设置寄生单元，实现了单振子在5.8G频段良好匹配(4.80-6.0GHz，BW＝22.22％)，带内波宽为95°～133°，交叉振子波宽85°～110°；组阵后水平波宽80°～114°，最高增益G＝16dBi，剖面高度小于0.26·λ_c(λ_c为中心波长)，XPD大于15dB，隔离度优于-25dB，前后比大于17.5dB，SLL低于-10.5dB，达到了设计目标。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规宽波束微带贴片天线的优选方案，而且对于常规宽带、高增益振子天线的设计和改进也是适用和有效的。

优选的，竖直段与水平段拐角处外侧切斜角，竖直段上部分向内切出一平台。

优选的，振子臂的其中一臂的底端开有缺口。

优选的，该寄生单元在下垂宽带振子上部顺着振子两臂走向左右对称设置。