[发明专利]一种宽带LTE组合振子天线单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带LTE组合振子天线单元，属于无线通信技术领域。 

背景技术

LTE (Long Term Evolution，长期演进)是第三代移动通信（3G）的演进技术，也是准第四代移动通信（3.9G）的代表性技术之一。LTE技术的可用频段较多，目前我国将分配给LTE系统的频段可能包括1.92-2.17GHz，2.3-2.4GHz，2.5-2.7GHz和3.4-3.6GHz。常规移动通信基站中的扇区天线单元，通常都是半波振子天线的变形种类，也有少数为贴片天线的变形种类，这些天线的工作带宽一般较窄，不能覆盖如此宽的工作频段。如果分别对这些频段开发相应的天线单元和阵列，LTE系统的收发天线将变得非常复杂，成本也将显著上升，不利于系统实现与运营。因此，必须研制一种能同时覆盖上述频段、具有定向辐射特性的新型宽带天线单元，不仅有助于进一步研制同样频段上的高性能双极化室外/室内扇区天线阵列，还有助于降低天线系统复杂度和制作成本。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是LTE天线单元的宽带化设计，提出一种具有宽带特性且便于制作实现的组合振子天线单元，该天线在1.92-3.6GHz频段内具有稳定的定向辐射特性。 

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种宽带LTE组合振子天线单元，包括设置在介质衬底上的组合振子单元和馈电器；其中：所述组合振子单元由扇环形单元、一对振子单元和一对寄生枝节组成，其中所述一对振子单元、一对寄生枝节均分别通过一对馈电片与扇环形单元的两端连接成一体，形成组合振子单元（2）的两个端口；

所述馈电器为传输线转换结构，由共面波导段、渐变过渡段和边缘相切双面带线段组成；其中所述共面波导段包括第一屏蔽导体和第一中心导体；所述渐变过渡段包括第二屏蔽导体、第二中心导体、过渡连接段和底层Y型枝节；所述边缘相切双面带线段包括顶层导体和底层导体；

其中，所述第一屏蔽导体与第二屏蔽导体连接，第一中心导体和第二中心导体的一端连接，所述渐变过渡段的过渡连接段将第二中心导体的另一端和所述边缘相切双面带线段的顶层导体的一端连接在一起，所述边缘相切双面带线段的底层导体的一端与渐变过渡段的底层Y型枝节的集结点相连接；所述边缘相切双面带线段的顶层导体的另一端与组合振子单元的一端连接，所述边缘相切双面带线段的底层导体的另一端通过金属化过孔组合振子单元的另一端相连接。

优选的，本发明的一种宽带LTE组合振子天线单元，扇环形单元的张角在90-180度范围之内。 

优选的，本发明的一种宽带LTE组合振子天线单元，馈电片水平线与扇环形单元一臂的夹角为120-175度范围，馈电片之间的距离在0.3-1.5毫米范围之内。 

优选的，本发明的一种宽带LTE组合振子天线单元，馈电器的边缘相切双面带线段与共面波导段的特性阻抗比在1.8:1-2.2：1范围之内。 

优选的，本发明的一种宽带LTE组合振子天线单元，渐变过渡段的Y型枝节与水平线的夹角（15）在15-30度范围之内。 

优选的，本发明的一种宽带LTE组合振子天线单元，介质衬底的介电常数范围为2-20。 

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：能完全覆盖1.92-3.6GHz的LTE频段，具有稳定的定向辐射特性和较高的增益；结构简单且便于制作，馈电器和辐射单元完全集成在一块印刷板上，无需附加其他馈电部件和机械构件。 

附图说明

图1是宽带LTE组合振子天线单元的整体结构示意图。 

图2是组合振子单元的结构示意图。 

图3是馈电器的整体与分层结构示意图。其中图3(a)是馈电器的整体结构示意图；图3(b)和图3(c)分别是馈电器的顶层、底层结构示意图。 

图4是宽带LTE组合振子天线单元与金属反射板、同轴线接头的连接示意图。 

图5是实测的宽带LTE组合振子天线单元驻波比频率特性曲线。 

图6是实测的宽带LTE组合振子天线单元在三个频点上的方向图。其中图6-a、图6-b、图6-c分别为频点1.98GHz、2.3GHz和2.6GHz的H面方向图，图6-d、图6-e、图6-f分别为频点1.98GHz、2.3GHz和2.6GHz的E面方向图。