本發(fā)明涉及通信天線領(lǐng)域，特別是一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線。

背景技術(shù)：

第四代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，外語(yǔ)縮寫(xiě)：4G。該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。

LTE關(guān)鍵技術(shù)包括OFMD、MIMO、軟件無(wú)線電、基于IP的核心網(wǎng)和智能天線技術(shù)，智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)并消除或抑制干擾信號(hào)的目的。這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。

LTE覆蓋頻率范圍比較寬，并且隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，不同的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商使用的網(wǎng)絡(luò)也各不相同，而不同的通信網(wǎng)絡(luò)需要占用不同的頻譜資源，如果能用一款天線跨越多個(gè)頻段無(wú)疑將是不可多得的選擇。然而傳統(tǒng)的終端天線或小型基站只能解決單頻段覆蓋，即至工作于698～960MHz或1710～2690MHz，要做到寬頻段甚至全頻段的覆蓋智能增設(shè)天線，這樣又會(huì)導(dǎo)致天線整體體積的增加以及成本的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線，包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板正面設(shè)有天線本體，背面設(shè)有輻射層，所述天線本體包括一組低頻輻射單元和一組高頻輻射單元，低頻輻射單元和一組高頻輻射單元均與輻射層耦合。

本發(fā)明中，所述每一個(gè)低頻輻射單元包括兩個(gè)互相垂直的第一低頻振子和第二低頻振子。

本發(fā)明中，所述第一低頻振子長(zhǎng)度大于第二低頻振子的長(zhǎng)度。

本發(fā)明中，所述每一個(gè)高頻輻射單元包括互相垂直的第一高頻振子和第二高頻振子。

本發(fā)明中，第一高頻振子和第二高頻振子長(zhǎng)度相同。

本發(fā)明中，所述介質(zhì)基板中部設(shè)有濾波裝置，濾波裝置包括LC濾波器，低頻輻射單元和一組高頻輻射單元分別與LC濾波器耦合，LC濾波器與輻射層耦合。

本發(fā)明中，所述介質(zhì)基板上設(shè)有第一金屬框和第二金屬框，第一金屬框包圍低頻輻射單元，第二金屬框包圍高頻輻射單元，第一金屬框與介質(zhì)基板之間設(shè)有第一輻射縫隙，第二金屬框與介質(zhì)基板之間設(shè)有第二輻射縫隙。

本發(fā)明中，所述介質(zhì)基板中軸線上設(shè)有微帶饋線，低頻輻射單元和高頻輻射單元分別于微帶饋線耦合，所述第一輻射縫隙從第一金屬框的上側(cè)經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線的一側(cè)一直延伸到第一金屬框的下側(cè)從而形成背離微帶饋線一側(cè)開(kāi)口的矩形結(jié)構(gòu)，所述第二輻射縫隙從第二金屬框的上側(cè)經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線的一側(cè)一直延伸到第二金屬框的下側(cè)從而形成背離微帶饋線一側(cè)開(kāi)口的矩形結(jié)構(gòu)，第一輻射縫隙與第二輻射縫隙在微帶饋線兩側(cè)對(duì)稱。

本發(fā)明中，一組低頻輻射單元與一組高頻輻射單元平行。

本發(fā)明中，一組低頻輻射單元與一組高頻輻射單元所在直線形成的夾角小于45度。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線的制作方法，包括以下步驟：

步驟1：取一PCB板切割寬頻帶天線外輪廓尺寸作為介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板背面覆蓋鋁片作為輻射層；

步驟2：取一金屬片，正面用光刻腐蝕方法制成細(xì)長(zhǎng)帶條，背面附有金屬薄層作為接地板，將該金屬片貼合到介質(zhì)基板的正面作為微帶饋線；

步驟3：在微帶饋線兩側(cè)的介質(zhì)基板上分別布置一個(gè)中空的矩形的金屬框，在兩個(gè)金屬框的上部經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線的一側(cè)一直延伸到相應(yīng)金屬框的下部分別印刻一凹槽從而形成背離微帶饋線一側(cè)開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，該凹槽形成的輻射縫隙；

步驟4：使用金屬帶制作振子，使兩個(gè)長(zhǎng)度不等的振子正交擺放形成一個(gè)低頻輻射單元，將低頻輻射單元串聯(lián)形成一組低頻輻射單元；使兩個(gè)長(zhǎng)度相同的振子正交擺放形成一個(gè)高頻輻射單元，將高頻輻射單元串聯(lián)形成一組高頻輻射單元；

步驟5：將一組低頻輻射單元與微帶饋線耦合連接，將一組高頻輻射單元與微帶饋線耦合；

步驟6：介質(zhì)基板上安裝LC濾波器，使一組低頻輻射單元和一組高頻輻射單元分別與LC濾波器耦合，使LC濾波器與輻射層耦合，完成制作。

有益效果：(1)本發(fā)明能獲得寬帶輻射模式和穩(wěn)定的增益，天線本體由多個(gè)低頻輻射單元組成的低頻陣列和多個(gè)高頻輻射單元組成的高頻陣列組成，并且兩組陣列由矩形金屬框包圍，最大程度上確保高低頻的輻射性能不受干擾，同時(shí)在兩陣列的外周的矩形金屬框與介質(zhì)基板之間設(shè)置輻射縫隙，在拓寬了帶寬的同時(shí)，減小了天線輻射單元的尺寸，使天線的雙向輻射效益基本等同，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該天線在回波損耗小于-5分貝下的工作頻段可實(shí)現(xiàn)在698～960MHz和1710～2690MHz范圍內(nèi)的全覆蓋，其帶寬大于1200MHz，覆蓋了LTE的全部頻段；

(2)本發(fā)明中在低頻輻射單元和高頻輻射單元之間設(shè)置了LC濾波器，借助ADS仿真，采用了有效的匹配方式，解決了Band 40LTE二次諧波問(wèn)題，能夠有效的抑制信號(hào)的二次諧波，此濾波器僅利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成，其優(yōu)點(diǎn)是，電路比較簡(jiǎn)單，不需要直流電源供電，可靠性高；

(3)本發(fā)明在介質(zhì)基板的中軸線上設(shè)置有50Ω微帶饋線，低頻輻射陣列與高頻輻射陣列分別與該微帶饋線耦合，使包括饋電網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的全部天線功能在一塊介質(zhì)基板上全部實(shí)現(xiàn)，做到了單層介質(zhì)基板上實(shí)現(xiàn)了寬頻帶的輻射，結(jié)構(gòu)參數(shù)減少，大幅度的縮短了設(shè)計(jì)和優(yōu)化的時(shí)間；

(4)本發(fā)明中低頻輻射陣列與所述高頻輻射陣列的排布方式，以及兩陣列中各輻射單元的振子的分布方式，大幅度的提高了天線增益，最大增益可達(dá)到16dB。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所述用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述的低頻輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述的高頻輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所述的用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線的仿真S11曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1：

如圖1，實(shí)施例1所示的一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線，包括PCB板制成的介質(zhì)基板1，設(shè)置于介質(zhì)基板正面的天線本體和覆蓋于介質(zhì)基板背面的鋁片制成的輻射層，介質(zhì)基板的中軸線上設(shè)置有50Ω微帶饋線2。

天線本體由若干低頻輻射單元3組成低頻輻射陣列和若干高頻輻射單元4高頻輻射陣列組成，兩組陣列平行設(shè)置，低頻輻射陣列與高頻輻射陣列相對(duì)于該微帶饋線2左右對(duì)稱，并分別耦合在該微帶饋線2上。兩陣列的外周分別由一固定在介質(zhì)基板上的矩形金屬框包圍，矩形金屬框與介質(zhì)基板之間設(shè)置有凹槽，該凹槽形成輻射縫隙5，低頻輻射陣列外圈為第一輻射縫隙5a，高頻輻射陣列外圈為第二輻射縫隙5b，輻射縫隙5的寬度與介質(zhì)基板1的厚度比例為0.3。所述第一輻射縫隙5a從第一金屬框的上側(cè)經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線2的一側(cè)一直延伸到第一金屬框的下側(cè)從而形成背離微帶饋線2一側(cè)開(kāi)口的矩形結(jié)構(gòu)，所述第二輻射縫隙5b從第二金屬框的上側(cè)經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線2的一側(cè)一直延伸到第二金屬框的下側(cè)從而形成背離微帶饋線2一側(cè)開(kāi)口的矩形結(jié)構(gòu)，第一輻射縫隙5a與第二輻射縫隙5b在微帶饋線2兩側(cè)對(duì)稱。

如圖3和圖4，低頻輻射單元3包括正交的兩個(gè)低頻振子，第一低頻振子31和第二低頻振子32，且兩個(gè)低頻振子的長(zhǎng)度不相等，短振子32尺寸為10mm，長(zhǎng)振子31的尺寸為12mm；高頻輻射單元4包括正交的兩個(gè)高頻振子41，第一高頻振子和第二高頻振子，兩個(gè)高頻振子41長(zhǎng)度一致，尺寸為12mm；低頻輻射單元3和高頻輻射單元4的振子均由寬度為2mm的金屬帶彎曲制成。

低頻輻射單元3和高頻輻射單元4與分別與LC濾波器耦合，LC濾波器位于低頻輻射單元3和高頻輻射單元4之間的介質(zhì)基板1上，LC濾波器與輻射層耦合。

實(shí)施例2：

如圖2，實(shí)施例2提供一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線，包括PCB板制成的介質(zhì)基板1、設(shè)置于介質(zhì)基板正面的天線本體和覆蓋于介質(zhì)基板背面的鋁片制成的輻射層，介質(zhì)基板的中軸線上設(shè)置有50Ω微帶饋線2。

天線本體由若干低頻輻射單元3組成低頻輻射陣列和若干高頻輻射單元4高頻輻射陣列組成，兩組陣列延伸方向上相交且?jiàn)A角小于45°，低頻輻射陣列與高頻輻射陣列相對(duì)于該微帶饋線2左右對(duì)稱，并分別耦合在該微帶饋線2上。兩陣列的外周分別由一固定在介質(zhì)基板上的矩形金屬框包圍，矩形金屬框與介質(zhì)基板之間設(shè)置有凹槽，該凹槽形成輻射縫隙5，低頻輻射陣列外圈為第一輻射縫隙5a，高頻輻射陣列外圈為第二輻射縫隙5b，輻射縫隙5的寬度與介質(zhì)基板1的厚度比例為0.5。

如圖3和圖4，低頻輻射單元3包括正交的兩個(gè)低頻振子，且兩個(gè)低頻振子的長(zhǎng)度不相等，短振子32尺寸為15mm，長(zhǎng)振子31的尺寸為16mm；高頻輻射單元4包括正交的兩個(gè)高頻振子41，兩個(gè)高頻振子41長(zhǎng)度一致，尺寸為16mm；低頻輻射單元3和高頻輻射單元4的振子均由金屬帶彎曲制成。

低頻輻射單元3和高頻輻射單元4與分別與LC濾波器耦合，LC濾波器位于低頻輻射單元3和高頻輻射單元4之間的介質(zhì)基板1上，LC濾波器與輻射層耦合。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例提供一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線的制作方法，具體步驟為：

(1)取一矩形的PCB制成介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板的背面覆蓋鋁片作為輻射層，鋁片的大小與PCB板的大小一致；

(2)在PCB板的正面貼合一微帶饋線，微帶饋線由金屬片制成，微帶饋線的背面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕方法制成細(xì)長(zhǎng)帶條；

(3)在微帶饋線的兩側(cè)的PCB板上分別鑲嵌一個(gè)矩形的金屬框，在兩個(gè)金屬框的上側(cè)經(jīng)過(guò)靠近微帶饋線的一側(cè)一直延伸到相應(yīng)金屬框的下側(cè)分別印刻一道凹槽，該凹槽的形成背離微帶饋線一側(cè)開(kāi)口的輻射縫隙，印刻的輻射縫隙的寬度與介質(zhì)基板的厚度比例為0.5，深度與介質(zhì)基板的厚度比例為0.3，輻射縫隙的底部呈弧形；

(4)兩金屬框內(nèi)分別布置低頻輻射陣列和高頻輻射陣列，低頻輻射陣列由若干個(gè)低頻輻射單元組成，低頻輻射單元的兩個(gè)振子正交，且兩個(gè)振子的的長(zhǎng)度不相等，短振子32尺寸為15mm，長(zhǎng)振子31的尺寸為16mm；高頻輻射陣列由若干高頻輻射單元組成，高頻輻射單元由兩個(gè)長(zhǎng)度一致的振子正交形成；低頻輻射單元和高頻輻射單元的振子均是由金屬帶彎曲形成，與本領(lǐng)域常規(guī)制作方法一致；

(5)將若干低頻輻射單元以及若干高頻輻射單元分別串聯(lián)后，與微帶饋線建立耦合連接，再將每個(gè)低頻輻射單元、高頻輻射單元分別與安裝在介質(zhì)基板上的LC濾波器耦合，LC濾波器最終與輻射層耦合，完成天線的制作。

如圖5所示，經(jīng)過(guò)測(cè)試，本實(shí)例的天線在698～960MHz和1710～2690MHz頻段內(nèi)具有良好的阻抗匹配特性，其回波損耗S11小于-15dB(VSWR≤1.5)，帶寬大于850MHz，相對(duì)帶寬為37％。另外，在前面所得的頻帶內(nèi)選取了七個(gè)點(diǎn)測(cè)量其增益，其值在2-3dB，具體的測(cè)量值見(jiàn)下表：

本發(fā)明提供了一種用于4G的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的寬頻帶天線，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。