[发明专利]适用于5G基站的双极化宽带磁电偶极子天线单元及天线阵列

说明书

本申请公开了一种适用于5G基站的双极化宽带磁电偶极子天线单元及天线阵列，其中天线单元包括金属盒装反射结构以及磁电偶极子、馈电结构，金属盒装结构包括金属底板，磁电偶极子包括对称且间隔分布的多个磁电偶极单元，每个磁电偶极单元均包括上层介质基板以及位于其下方的平行介质板，上层介质基板表面的介质层上印刷有金属贴片以作为电偶极子，平行介质板上设置有金属涂层，金属涂层以及金属底板共同形成磁偶极子；馈电结构包括一对正交布设的馈线，每个馈线的底部与穿过金属底板布设的同轴线连接。本申请不仅实现了双极化，而且具有小型化、宽频带、增益大、后瓣小、方向图稳定、隔离度大等优点，完全可以满足现代5G通信基站的需求。

技术领域

本申请涉及移动通信基站天线技术领域，具体涉及一种适用于5G基站的双极化宽带电磁偶极子天线。

背景技术

随着现代无线通信的快速发展，基站天线正朝着宽带化、小型化、增益高、低成本、多模态、结构简单等方向发展。同时，随着5G商用化的应用以及工信部给三大运营商相继颁发5G营业执照频段，近几年5G基站天线的需求将会发生井喷式的发展。2017年11月，工信部明确规划6GHz以下的5G工作频段分别为3.3-3.6GHz和4.8-5GHz频段，并且规划了3.3-3.4GHZ为室内频段，3.4-3.6GHZ和4.8-4.9GHZ作为室外频段。联通获得3.5-3.6GHZ频段，电信获得3.4-3.5GHZ，移动获得4.8-4.9GHZ。此外工信部还将2515-2675MHz频段也颁发给移动，作为其户外基站频段。3-5GHZ的频段被作为6GHZ以下的5G室外通信的主频段进行使用，面向5G通信的双极化宽带基站天线应该实现3-5GHZ的覆盖。

目前，工业上实现双极化宽带天线主要是偶极子天线完成的，但偶极子天线一般带宽不够宽，尤其在高频阶段利用偶极子天线单元组成天线阵列，其阵子间的耦合度较大，辐射方向图发生严重畸形。传统方式对于宽带的实现，主要的措施是增加寄生结构和开缝，用于产生新的谐振点，但是此类方式主要应用于单极化天线。目前基站天线大多采用双极化天线，例如微带天线等，但是传统阵列天线的阵子之间具有耦合度差、轮廓大、增益低等缺点。因此如何实现一款宽频带、小型化、耦合度小、覆盖6GHZ以下的主流5G户外基站天线频段的天线单元具有重要的工程价值。

发明内容

本申请的目的是提供一种适用于5G基站的双极化宽带磁电偶极子天线单元及天线阵列，用以更好地满足现代5G通信基站的需求。

为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：

一种适用于5G基站的双极化宽带磁电偶极子天线单元，包括金属盒装反射结构以及设置在金属盒装反射结构中的磁电偶极子和馈电结构，金属盒装结构包括金属底板，所述磁电偶极子包括对称且间隔分布的多个磁电偶极单元，每个磁电偶极单元均包括上层介质基板以及位于其下方且与所述金属底板垂直连接的平行介质板，上层介质基板表面的介质层上印刷有金属贴片以作为电偶极子，平行介质板上设置有金属涂层，金属涂层以及金属底板共同形成磁偶极子；所述馈电结构包括设置在所述多个磁电偶极单元中部间隙处的一对正交布设的馈线，每个馈线的底部与穿过所述金属底板布设的同轴线连接。

进一步地，所述金属盒装反射结构还包括垂直设置在金属底板周围的金属侧板，当天线被激励时，金属底板能反射电磁波并产生辐射，起到了定向作用和增加带宽的作用，而金属侧板的设置则减少了电磁波的绕射作用。

进一步地，所述每个电偶极子上均开设有用于加大电流的流动途径的S形缝隙，从而实现加大带宽的作用；且所述多个磁电偶极单元中的S形缝隙相互对称设置。

进一步地，所述磁电偶极单元中的平行介质板包括第一平行介质板和第二平行介质板，第一平行介质板和第二平行介质板端部相互垂直，相邻设置在上层介质基板边缘的下方并均垂直于金属底板，第一平行介质板、第二平行介质板上和上层介质基板接触部分设置有齿轮/半圆型寄生结构和半圆形/矩形缝隙。