[发明专利]一种低剖面超宽带高增益定向天线及其制备方法

说明书

本发明提供一种低剖面超宽带高增益定向天线及其制备方法。该天线包括振子，所述振子包括对称的上、下两臂。所述振子为网格状振子，每一振子臂包括两个左右对称的网格状菱形框；所述上下两臂的四个网格状菱形框的各自一个顶点连接在一起而形成振子中心，各网格状菱形框自振子中心朝外张开而互不相连。本发明的天线的带宽可展宽至逾75.86%，剖面高度降低达25%，增益提高达2~3dBi，可满足微基站天线超宽带、定向性和低剖面的要求；也是一种非常适合未来5G蜂窝移动通信的小型化低剖面超宽带高增益定向Small cell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，特别是涉及一种低剖面超宽带高增益定向天线及其制备方法。

背景技术

随着宏蜂窝部署区域扩大、密度增加，国土范围内已基本实现无线信号连续广域覆盖。然而，受限于安装位置、覆盖范围以及系统容量，宏蜂窝难以满足高数据传输、精确和深度覆盖要求，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，适合用户密集场景的局域高速数据业务。这类基站天线普遍具备较高增益（8-12dBi）、宽波束（水平波宽65^o、90^o或以上）、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。由于低剖面、平面化的要求，常规交叉振子方案距地板约四分之一波长的特性，使其不适合尤其是低频微基站。目前，微基站主要有微带贴片、PIFA（Planar Inverted-F）、顶部加载单极子等天线类型。微带贴片天线，剖面高度低（常小于0.1倍波长），但带宽很窄、增益偏低，拓展带宽必将以剖面增高为代价；PIFA天线，系微带贴片天线的变种，但尺寸缩减近一半，增益降低近3dBi，交叉极化恶化；顶部加载单极子天线，带宽较宽，增益较低，且方向图为全向而非定向。

为了满足日益增长的流量需求，5G在现有频段基础上规划了新的频谱资源，如3.5G频段。如此以来，现有LTE频段1710-2700MHz将往高频方向扩展至3800MHz频段，相对带宽将达到75.86%，较原来展宽31%。如此大的带宽，即使常规宽带振子也难以实现，更不用说上述三种带宽指标并不突出的方案了。再加上定向辐射和低剖面这两个要求，现几乎没有任何可行的设计方案。各类常见的超宽带天线，如胖块振子天线、平面自补天线、平面螺旋天线等，当距离金属板远小于0.25倍波长时，宽带特性将显著变差，增益也将减小。另外，近年人们发明了一种叫EBG的电磁带隙结构，可使天线离地板距离显著减小，但它具有典型的谐振特性，同样会使带宽大大减小。

发明内容

本发明解决的主要技术问题在于：提供一种低剖面超宽带高增益定向天线，以解决现有天线无法满足宽频带、定向辐射、低剖面的特性。

本发明进一步解决的技术问题在于：提供一种低剖面超宽带高增益定向天线的制备方法，以解决现有技术的方法无法获得一种同时能满足宽频带、定向辐射、低剖面特性的天线的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种低剖面超宽带高增益定向天线，包括振子，所述振子包括对称的上、下两臂。所述振子为网格状振子，每一振子臂包括两个左右对称的网格状菱形框；所述上下两臂的四个网格状菱形框的各自一个顶点连接在一起而形成振子中心，各网格状菱形框自振子中心朝外张开而互不相连。

进一步地，所述振子为网格状蝙蝠翼振子；所述每一网格状菱形框包括一个作为外部框体的菱形导体框以及在菱形导体框内设置的相互交错的导体栅格；所述菱形导体框与内部的导体栅格为一体结构；所述导体栅格是由导体条交织成网格形状。

进一步地，各菱形导体框的对角线位于±45^o方向；所述导体栅格在菱形导体框内沿±45^o方向设置；导体栅格的网格形状为方形、三角形、多边形中的一种或几中的混合型。