[发明专利]高增益宽带微带贴片天线

说明书

本发明提供一种高增益宽带微带贴片天线，其包括地板、设置在地板上的介质板、主辐射贴片，该主辐射贴片位于地板上方距离Hsubgt;p/subgt;处，形状为矩形，在该主辐射贴片上方距离Hsubgt;s/subgt;处设有顶部寄生贴片，形状同样为矩形，在该主辐射贴片四周边缘外侧Dsubgt;p/subgt;处，设置四个距离地板高度为Hsubgt;c/subgt;，长宽分别为Lsubgt;s/subgt;、Wsubgt;s/subgt;的矩形水平寄生贴片，在该主辐射贴片上设置有馈电点，该馈电点连接至所述介质板的馈电网络。也即是该主辐射贴片与地板之间留有距离，该顶部寄生贴片与该主辐射贴片之间留有距离。本发明为微蜂窝移动通信提供一种高增益、宽频带、双极化、低或无旁瓣、高交叉极化、高隔离、宽波束、小型化、低剖面、低成本、易生产的基站天线。

【技术领域】

本发明涉及一种移动通信微基站天线设备与技术，特别是涉及高增益宽带微带贴片及其技术。

【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，而且尺寸大、选址难、成本高。相比之下，微基站具有尺寸小、剖面低、易安装、隐蔽性强、低成本等优势，适合用户密集的局域高速数据业务。这类基站天线普遍具备中等增益(8-14dBi)、宽波束(水平波宽65°、90°或以上)、双极化、MIMO化等特点，以覆盖较大区域、服务较多用户，从而获得良好覆盖效果和较佳经济性。另外，还具备小尺寸、低剖面、低成本、易批量生产等优点。由于低剖面、平面化的要求，常规交叉振子方案不适合微基站。目前，用于微基站的主要有微带贴片和微带缝隙天线两种。众所周知，微带贴片天线具有低剖面、平面化、适合频带宽、易与电路集成、低成本、高精度等优势，是20世纪发明的重要天线类型，已在移动通信、卫星导航、雷达、航空航天等领域获得了广泛应用。然而，微带贴片天线存在带宽较窄、增益偏低的显著缺点。经过大量研究，人们已经找到了各种拓展带宽的有效方法，如低ε_r的厚基板、共面/层叠寄生贴片、宽带匹配网络等。相比之下，增益低的缺点却至今仍未克服，相关研究也很少。究其原因是，人们认为单微带贴片天线组阵后可很容易获得较高增益。尤其对高增益的大阵列，单元性能的优劣对阵列影响并非决定性的，如通过增加阵元数和馈电加权算法，可获得高增益赋形方向图。尽管如此，单元性能的改进毫无疑问意义是巨大的。理论上，微带贴片阵列天线的增益可无穷大。实际上，当阵元数量很多时，馈电网络由于尺寸大，其总损耗(欧姆损耗、介质损耗和辐射损耗)相当大，几乎与阵元增加的增益提高值相当。换句话，阵元增多带来的增益增加值几乎完全被馈电网络损耗掉了。正是这一实际因素，极大地限制了微带阵列天线的增益提升，故常见增益仅25～30dBi。

相应地，若单元增益能提升3dBi的话，阵列增益也将改善3dBi，这与阵元数增加一倍的增益提升量相当，但阵列尺寸却减少一半，馈电网络的损耗、设计和调试复杂性也都降低了。这对于大型微带贴片阵列来说，其意义是不言而喻的。而且，对于微基站这种尺寸严格受限、无法通过增加阵元提升增益的场合来说，其改善量更是巨大的，直接决定了方案可不可行的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高增益、宽频带、双极化、高隔离、宽波束、小型化、低剖面的高增益宽带微带贴片天线。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种高增益宽带微带贴片天线，其包括地板、设置在地板上的介质板、主辐射贴片，该主辐射贴片在地板上方距离H_p处，形状为矩形，在该主辐射贴片上方距离H_s处设有矩形的顶部寄生贴片，在该主辐射贴片四周边缘外侧D_p处，设置四个距离地板高度为H_c，长宽分别为L_s、W_s的矩形水平寄生贴片，在该主辐射贴片上设置有馈电点，该馈电点连接至所述介质板的馈电网络。也即是该主辐射贴片与地板之间留有距离，该顶部寄生贴片与该主辐射贴片之间留有距离。