[发明专利]一种定向双频基站天线

说明书

技术领域

  本发明属于无线通信技术领域，涉及一种定向双频基站天线。

背景技术

  近年来，随着无线移动通信设备的快速发展与广泛使用，人们对无线上网与无线通信的要求也越来越高。尤其是随着无线局域网(WLAN)与全球微波互联接入（WIMAX）的不断普及，提出了设计同时适应于WLAN与WIMAX的高性能双频基站天线。同时为了满足对不断增长的高速、高质量无线通信需求，设计结构简单、加工成本低、工作性能良好的定向双频基站天线成为目前基站天线设计的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于针对当前无线通信对基站天线高性能设计的要求，提供一种辐射性能良好的定向双频基站天线，其主要特点是：定向辐射、结构简单、加工成本低、交叉极化小且能够实现不同频点的双频特性。其优良的性能使其能够满足现阶段无线通信对大容量、高性能MIMO基站天线的要求。

实现上述目的技术是：一种定向双频基站天线，其特征是：包括：一块金属地板、一对垂直贴片、一对水平贴片以及馈线；馈线的一端与穿过地板孔隙的SMA头内芯相连，馈线的第一部分与相邻的垂直贴片构成微带线馈电，馈线的第二部分平行于水平贴片并与其等高，馈线的第三部分的顶端与第二部分相连，完成天线的馈电。

每个垂直贴片为一个梯形状贴片，其下底垂直固定在金属地板上，上底即顶端与水平贴片垂直相连。

每个水平贴片是一个准sierpinski三角形分形贴片，三角形角度为60度，分形阶数为2；所述准sierpinski三角形分形贴片由一个标准sierpinski三角形贴片与一个矩形贴片结合而成，矩形贴片部分的一端与垂直贴片上底垂直相连；所述水平贴片的二阶准sierpinski分形结构主要实现双频工作特性，通过对应的分形比例、三角形角度大小调节实现频率的可调性。

所述馈线由矩形金属片经过两次弯折成Γ形状，分为三部分：第一部分与天线等高，垂直于地板与穿过开孔地板的同轴线内芯相连，与相邻垂直贴片组成微带线馈电，将电磁能量耦合到第二部分；第二部分平行于地板，连接第一部分的顶端与第三部分，实现将能量耦合到水平贴片和垂直贴片。

所述金属地板为方形金属片，整个天线的一对水平贴片和一对垂直贴片均关于地板中心对称；靠近地板中央部分的地板孔隙便于同轴线内芯穿过与馈线第一部分的底部相连，地板与同轴线外芯相连实现天线的馈电。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明采用的二阶准sierpinski三角形分形结构很好的实现了天线的双频工作特性，通过相关参数的调节可以进行不同工作频率的选择，满足不同的应用情况。

2、本发明采用sierpinski结构在实现了双频工作的基础上，也消除了部分定向天线辐射方向图在一定波瓣宽度内出现零陷的缺点，图8、图9、图10和图11均表明了天线在较宽的波瓣宽度内辐射比较稳定。

3、本发明提出的双频天线实现了位于3.45GHz-3.84 GHz和5.58 GHz -6.11 GHz的两个工作频段,包含常用的3.5GHz WIMAX和5.8GHz WLAN频段，在3.5GHz和5.8GHz的增益分别为7.5dBi（图8和图9）和5.5dBi（图10和图11）。

4、本发明提出的双频基站天线在两个工作频段内具有很好的辐射特性，尤其是在需要的3.5GHz（WIMAX）和5.8GHz（WLAN）处具有很好的定向性，且交叉极化很小。特别的，在最大辐射方向上，3.5GHz时交叉极化小于-40dB，5.8GHz时小于-30dB。

5、本发明采用的馈线由一段折合成Γ形状的金属贴片构成，其与相邻的垂直贴片构成微带线，将能量传输到垂直贴片与水平贴片，可以很好的实现阻抗匹配。

 6、本发明采用的方形金属地板实现了本天线良好的定向辐射、降低了天线的后瓣辐射提高了天线的前向增益，同时实现了很好的定向辐射性能。

7、本发明采用的天线材料均为金属导体，没有介质，这就使得天线加工简单，成本低。且因为没有介质，相比于介质天线，损耗会较低，效率会较高。此外，对于室外基站天线，金属天线能承受的最大功率比介质天线要高。从加工成本和适用场合出发，该天线具有高性价比和高性能的特点。

附图说明

下面结合实施例及附图对本发明做进一步描述：

图1为本发明实施例的结构侧视图；

图2为本发明实施例的结构斜视图；

图3为本发明实施例的结构俯视图；

图4为本发明实施例的单个水平贴片结构图；

图5为本发明实施例的单个垂直贴片结构图；