[发明专利]一种超宽带双极化基站天线

说明书

一种超宽带双极化基站天线，包括第一介质基板、上层金属层、下层金属层、金属反射板、同轴线和支撑柱；第一介质基板由至少四个支撑柱支撑在金属反射板上，第一介质基板由同轴线直接馈电；上层金属层和下层金属层分别印刷在第一介质基板的上表面和下表面；在上层金属层和下层金属层上分别印制两个呈交叉分布的偶极子天线；位于上层金属层的两对偶极子天线与位于下层金属层的两对偶极子天线位置对应。交叉分布的偶极子天线均为双方形环结构，引入三种模式，极大地拓展带宽，从而实现超宽带特性；交叉分布的偶极子天线均为双环结构，外环为方形，内环为环形，引入三种模式，极大地拓展带宽，从而实现超宽带特性。

技术领域

本发明涉及天线工程领域，具体涉及一种超宽带双极化基站天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，双极化天线已经被广泛应用于无线通信系统中，以缓解信号的多径效应衰落，提高信道容量。在2G/3G/4G基站应用中，拥有高隔离、高交叉极化比和稳定的半功率波束宽度(65±5°)的宽带(1.7-2.7 GHz)双极化天线通常采用，以满足严格的实际应用需求。随着第五代(5G)无线通信系统等新型无线系统的出现，研究设计覆盖5G频段(3.4-3.6GHz)和 2G/3G/4G频段(1.7-2.7GHz)的超宽带双极化天线迫在眉睫。因此，为了缩小无线通信设备的安装体积和较少加工成本，设计小型化、宽频带、高隔离度、高交叉极化比和具有稳定辐射方向图的基站天线，已经成为天线研究者的挑战。基站天线主要有以下三种形式：微带贴片天线，电磁偶极子天线，交叉偶极子天线。微带贴片天线存在很多缺点：带宽很难满足1.71-3.6GHz，较高的交叉极化比，频带内方向图随频率变化较大。电磁偶极子天线虽然性能优异，然而结构复杂，体积较大。交叉偶极子目前被广泛地应用于无线通信系统，因为拥有以下几个优势：适合的工作带宽，稳定的辐射方向图，平面化易于加工。然而，随着通信系统的要求逐渐增高，具有覆盖2G/3G/4G/5G的超宽带基站天线依旧是研究的热门课题。

B.Feng等人在IEEE Access(vol.6,pp.36083-36091,Jul.2018)上发表了题为“ABeamwidth Reconfigurable Antenna Array With Triple Dual-Polarized Magneto-Electric Dipole Elements”的文章，基于电磁偶极子设计了一种覆盖1.7-3.6GHz的天线，然而，天线结构不是平面结构，加工较为复杂，辐射口径为65.9mm×65.9mm，天线的VSWR为2。R.Wu等人在Electron. Lett.(vol.54,no.10,pp.614-616,May 2018)上发表的题为“Multi-mode broadband antenna for 2G/3G/LTE/5G wireless communication”中介绍了一种耦合馈电的交叉偶极子天线，该天线具有三种模式在1.7-3.6GHz的带宽内驻波比小于2，然而，该天线驻波同样大于1.5。

Y.Cui等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.66,no.12,pp. 7368-7373,Dec.2018)发表了“Bandwidth Enhancement of a Broadband Dual-Polarized Antennafor 2G/3G/4G and IMT Base Stations”一文，该天线采用在天线表面开槽和天线上方寄生的方式，将天线带宽拓展至67％，然而，天线高度较高，天线加工复杂，天线辐射方向图在1.7-2.7GHz的频段内波束宽度不稳定。L.-H.Wen等人在IEEE Access(vol.6,pp.39725-39733,Jul.2018) 发表了“A Wideband Dual-Polarized Antenna Using ShortedDipoles”一文，该天线馈电结构采用耦合巴伦馈电结构，对短路偶极子进行馈电，天线尺寸较小，49mm×49mm，天线高度35m，天线易于加工，驻波小于1.5，然而，天线在高频波束较宽，增益下降明显，在主辐射±60°的方向上，交叉极化比较差。

发明内容