本實(shí)用新型涉及一種雙極化基站天線，尤其是一種緊湊的橢圓環(huán)形雙極化基站天線，屬于無線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站天線是通信設(shè)備之間電信號(hào)與空間輻射電磁波的轉(zhuǎn)換器，其性能好壞將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的整體性能，因此基站天線在整個(gè)通信系統(tǒng)中具有劇組輕重的地位?，F(xiàn)代基站天線可以使得移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更加廣闊，通信容量更大，而且速率更高，雙極化基站天線可以增加容量且滿足其他性能指標(biāo)。

隨著現(xiàn)代電信技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信已在已進(jìn)入第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(4G網(wǎng)絡(luò))，而且第五代移動(dòng)通信(5G網(wǎng)絡(luò))也在研發(fā)中。在目前的新一代移動(dòng)通信體制下，多種通信標(biāo)準(zhǔn)要求基站天線可以實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)共用，以此節(jié)省基站的數(shù)量，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。目前已存的通信系統(tǒng)如GSM1800、CDMA、WCDMA和TD-WCDMA頻帶范圍均在1710MHz～2170MHz內(nèi)，因此需要一種能夠完全覆蓋1710MHz～2170MHz的基站天線，并且要求各項(xiàng)指標(biāo)都具有穩(wěn)定的寬帶特性，例如駐波比帶寬(VSWR<1.5)、半功率波瓣寬度滿足65°±5°、增益、隔離度、交叉極化比等等，同時(shí)基站天線的成本控制和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單也很重要。

據(jù)調(diào)查與了解，目前公開的現(xiàn)有技術(shù)如下：

1)2016年溫定良等人發(fā)表在IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION上題為“A Dual-polarized Planar Antenna Using Four Folded Dipoles and Its Array for Base Stations”的文章，其通過使用Y型饋電來實(shí)現(xiàn)較寬的阻抗帶寬。

2)2009年Y.-H.Huang等人發(fā)表在ELECTRONICS LETTERS上題為“Broadband dual-polarised antenna with high isolation for wireless communication”的文章，其通過彎折結(jié)構(gòu)與同軸線饋電，實(shí)現(xiàn)了寬阻抗帶寬和穩(wěn)定方向圖，因此獲得了較寬的阻抗帶寬和穩(wěn)定的輻射方向圖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種緊湊的橢圓環(huán)形雙極化基站天線，該天線性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、加工成本低，且調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便。

本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種緊湊的橢圓環(huán)形雙極化基站天線，包括介質(zhì)基板、反射地板、第一同軸線和第二同軸線，所述反射地板位于介質(zhì)基板下方，所述第一同軸線和第二同軸線位于介質(zhì)基板與反射地板之間，所述介質(zhì)基板的下表面設(shè)有第一橢圓環(huán)形輻射單元、第二橢圓環(huán)形輻射單元、第三橢圓環(huán)形輻射單元和第四橢圓環(huán)形輻射單元，介質(zhì)基板的上表面設(shè)有第一Y形饋電單元和第二Y形饋電單元；

所述第一橢圓環(huán)形輻射單元和第三橢圓環(huán)形輻射單元相互對(duì)稱形成第一天線結(jié)構(gòu)，所述第二橢圓環(huán)形輻射單元和第四橢圓環(huán)形輻射單元相互對(duì)稱形成第二天線結(jié)構(gòu)；

所述第一同軸線分別與第一橢圓環(huán)形輻射單元、第一Y形饋電單元相連，所述第二同軸線分別與第二橢圓環(huán)形輻射單元、第二Y形饋電單元相連。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一橢圓環(huán)形輻射單元、第二橢圓環(huán)形輻射單元、第三橢圓環(huán)形輻射單元和第四橢圓環(huán)形輻射單元以圓周方式依次排布在介質(zhì)基板的下表面。

作為一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板的下表面還設(shè)有第一寄生單元、第二寄生單元、第三寄生單元和第四寄生單元，所述第一寄生單元位于第一橢圓環(huán)形輻射單元與第二橢圓環(huán)形輻射單元之間，所述第二寄生單元位于第二橢圓環(huán)形輻射單元與第三橢圓環(huán)形輻射單元之間，所述第三寄生單元位于第三橢圓環(huán)形輻射單元與第四橢圓環(huán)形輻射單元之間，所述第四寄生單元位于第四橢圓環(huán)形輻射單元與第一橢圓環(huán)形輻射單元之間。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一Y形饋電單元包括依次相連的第一微帶部分和第一彎折延伸部分，所述第二Y形饋電單元包括依次相連的第二微帶部分、第三微帶部分、第四微帶部分和第二彎折延伸部分，其中第三微帶部分位于介質(zhì)基板的下表面；其中，所述第一彎折延伸部分用于耦合激勵(lì)第三橢圓環(huán)形輻射單元，所述第二彎折延伸部分用于耦合激勵(lì)第四橢圓環(huán)形輻射單元。

作為一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板上開設(shè)有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第二微帶部分通過第三通孔與第三微帶部分相連，所述第三微帶部分通過第四通孔與第四微帶部分相連；所述第一同軸線的外導(dǎo)體與第一橢圓環(huán)形輻射單元相焊接，第一同軸線的內(nèi)導(dǎo)體通過第一通孔與第一微帶部分相焊接，所述第二同軸線的外導(dǎo)體與第二橢圓環(huán)形輻射單元相焊接，第二同軸線的內(nèi)導(dǎo)體通過第二通孔與第二微帶部分相焊接。

作為一種優(yōu)選方案，所述反射地板的四周設(shè)有與反射地板垂直的第一翻邊以及第二翻邊。

作為一種優(yōu)選方案，所述反射地板、第一翻邊和第二翻邊均采用銅片制成。

作為一種優(yōu)選方案，所述第一同軸線和第二同軸線均采用阻抗為50Ω的同軸線。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在介質(zhì)基板的下表面設(shè)置四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元，這四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元兩兩對(duì)稱形成兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)，使天線具有性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在介質(zhì)基板的上表面設(shè)置兩個(gè)Y形饋電單元，不僅能夠調(diào)節(jié)阻抗匹配，而且與四個(gè)橢圓輻射單元一起實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的天線方向圖帶寬。

2、本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在介質(zhì)基板下表面還設(shè)置四個(gè)寄生單元，由于四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元以圓周方式排布，而每個(gè)寄生單元設(shè)置在相鄰的兩個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元之間，通過這四個(gè)寄生單元來擴(kuò)展高頻帶寬，在所需的頻帶范圍(1.71GHz-2.17GHz)內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)諧振點(diǎn)，其中第一個(gè)諧振點(diǎn)有橢圓環(huán)形輻射單元控制，第二個(gè)諧振點(diǎn)由寄生單元控制。

3、本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線布局合理，四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元分布在介質(zhì)基板的下表面，兩個(gè)Y形饋電單元分布在介質(zhì)基板的上表面，使這Y形饋電單元既能調(diào)節(jié)阻抗匹配，又可以參與輻射。

4、本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸較小，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，比現(xiàn)有的同類天線更有優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過仿真表明，正向傳輸參數(shù)在所要求的頻段(1.71GHz-2.17GHz頻段)內(nèi)小于-25dB，即說明能夠完全覆蓋所要求的頻段，在所要求的的頻段內(nèi)駐波比小于1.5，在所要求的的頻段內(nèi)增益均大于8dB，波瓣寬度在所要求的頻段內(nèi)均在60°～70°之間，滿足65°±5°的要求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的橢圓環(huán)形輻射單元、Y形饋電單元與同軸線焊接的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的介質(zhì)基板下表面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的介質(zhì)基板上表面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的S21參數(shù)電磁仿真曲線圖。

圖6為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的駐波比(VSWR)的電磁仿真曲線圖。

圖7為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的增益的電磁仿真曲線圖。

圖8為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的水平面半功率波瓣寬度的電磁仿真曲線圖。

圖9為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的垂直面半功率波瓣寬度的電磁仿真曲線圖。

圖10為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.7GHz時(shí)的輻射方向圖的電磁仿真曲線圖。

圖11為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.9GHz時(shí)的輻射方向圖的電磁仿真曲線圖。

圖12為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在2.1GHz時(shí)的輻射方向圖的電磁仿真曲線圖。

圖13為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.7GHz時(shí)的交叉極化比的電磁仿真曲線圖。

圖14為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.9GHz時(shí)的交叉極化比的電磁仿真曲線圖。

圖15為本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在2.1GHz時(shí)的交叉極化比的電磁仿真曲線圖。

其中，1-介質(zhì)基板，2-反射地板，3-第一同軸線，4-第二同軸線，5-第一翻邊，6-第二翻邊，7-第一橢圓環(huán)形輻射單元，8-第二橢圓環(huán)形輻射單元，9-第三橢圓環(huán)形輻射單元，10-第四橢圓環(huán)形輻射單元，11-第一寄生單元，12-第二寄生單元，13-第三寄生單元，14-第四寄生單元，15-第一Y形饋電單元，16-第二Y形饋電單元，17-第一微帶部分，18-第一彎折延伸部分，19-第二微帶部分，20-第三微帶部分，21-第四微帶部分，22-第二彎折延伸部分，23-第一通孔，24-第二通孔，25-第三通孔，26-第四通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1-圖4所示，本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線包括介質(zhì)基板1、反射地板2、第一同軸線3和第二同軸線4。

所述介質(zhì)基板1由PCB板制成，所述反射地板2位于介質(zhì)基板1下方，其四周均設(shè)有與反射地板2垂直的第一翻邊5以及第二翻邊6，所述反射地板2、第一翻邊5和第二翻邊6采用金屬材料制成，金屬材料優(yōu)選采用銅片；所述第一同軸線3和第二同軸線4位于介質(zhì)基板1與反射地板2之間，第一同軸線3和第二同軸線4用于傳輸信號(hào)，阻抗為50Ω。

所述介質(zhì)基板1的下表面設(shè)有第一橢圓環(huán)形輻射單元7、第二橢圓環(huán)形輻射單元8、第三橢圓環(huán)形輻射單元9、第四橢圓環(huán)形輻射單元10、第一寄生單元11、第二寄生單元12、第三寄生單元13和第四寄生單元14；

所述第一橢圓環(huán)形輻射單元7、第二橢圓環(huán)形輻射單元8、第三橢圓環(huán)形輻射單元9和第四橢圓環(huán)形輻射單元10以圓周方式依次排布在介質(zhì)基板1的下表面，所述第一橢圓環(huán)形輻射單元7和第三橢圓環(huán)形輻射單元9相互對(duì)稱形成第一天線結(jié)構(gòu)，所述第二橢圓環(huán)形輻射單元8和第四橢圓環(huán)形輻射單元10相互對(duì)稱形成第二天線結(jié)構(gòu)；

所述第一寄生單元11位于第一橢圓環(huán)形輻射單元7與第二橢圓環(huán)形輻射單元8之間，所述第二寄生單元12位于第二橢圓環(huán)形輻射單元8與第三橢圓環(huán)形輻射單元9之間，所述第三寄生單元13位于第三橢圓環(huán)形輻射單元9與第四橢圓環(huán)形輻射單元10之間，所述第四寄生單元14位于第四橢圓環(huán)形輻射單元10與第一橢圓環(huán)形輻射單元7之間，這四個(gè)寄生單元用來擴(kuò)展高頻帶寬。

所述介質(zhì)基板1的上表面設(shè)有第一Y形饋電單元15和第二Y形饋電單元16，第一Y形饋電單元15用于給第一天線結(jié)構(gòu)饋電，包括依次相連的第一微帶部分17和第一彎折延伸部分18；第二Y形饋電單元16用于給第二天線結(jié)構(gòu)饋電，包括依次相連的第二微帶部分19、第三微帶部分20、第四微帶部分21和第二彎折延伸部分22，其中第三微帶部分20位于介質(zhì)基板1的下表面；所述第一彎折延伸部分18用于耦合激勵(lì)第三橢圓環(huán)形輻射單元9，所述第二彎折延伸部分22用于耦合激勵(lì)第四橢圓環(huán)形輻射單元10。

所述介質(zhì)基板1上開設(shè)有第一通孔23、第二通孔24、第三通孔25和第四通孔26，所述第二微帶部分19通過第三通孔25與第三微帶部分20相連，所述第三微帶部分20通過第四通孔26與第四微帶部分21相連；

所述第一同軸線3分別與第一橢圓環(huán)形輻射單元7、第一Y形饋電單元15相連，具體為：第一同軸線3的外導(dǎo)體與第一橢圓環(huán)形輻射單元7相焊接，第一同軸線3的內(nèi)導(dǎo)體通過第一通孔23與第一微帶部分17相焊接；

所述第二同軸線4分別與第二橢圓環(huán)形輻射單元8、第二Y形饋電單元16相連，具體為：第二同軸線4的外導(dǎo)體與第二橢圓環(huán)形輻射單元8相焊接，第二同軸線4的內(nèi)導(dǎo)體通過第二通孔24與第二微帶部分19相焊接。

如圖5所示，為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的S21參數(shù)(正向傳輸系數(shù)，即增益)電磁仿真曲線，可以看到本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線S21參數(shù)在所要求的頻段(1.71GHz-2.17GHz頻段)內(nèi)小于-25dB，即說明能夠完全覆蓋所要求的頻段。

如圖6所示，為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的駐波比(VSWR)的電磁仿真曲線(port1指輸入端口1的駐波比，port2指輸出端口2的駐波比)，可以看到，兩個(gè)端口的駐波比在所要求的的頻段(1.71GHz-2.17GHz頻段)內(nèi)小于1.5。

如圖7所示，為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的增益的電磁仿真曲線(port1指輸入端口1的增益，port2指輸出端口2的增益)，可以看到，兩個(gè)端口的增益在所要求的的頻段(1.71GHz-2.17GHz頻段)內(nèi)均大于8dB。

如圖8和圖9所示，分別為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線的水平面半功率波瓣寬度的電磁仿真曲線(port1指輸入端口1的水平面半功率波瓣寬度，port2指輸出端口2的水平面半功率波瓣寬度)和垂直面半功率波瓣寬度的電磁仿真曲線(port1指輸入端口1的垂直面半功率波瓣寬度，port2指輸出端口2的垂直面半功率波瓣寬度)，可以看到，在所要求的頻段(1.71GHz-2.17GHz頻段)內(nèi)，兩個(gè)端口的波瓣寬度均在60°～70°之間，滿足65°±5°的要求。

如圖10、圖12和圖13所示，分別為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.7GHz、1.9GHz、2.1GHz時(shí)輻射方向圖的電磁仿真曲線；如圖13、圖14和圖15所示，分別為本實(shí)施例的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在1.7GHz、1.9GHz、2.1GHz時(shí)的交叉極化比的電磁仿真曲線，可以看到完全符合基站天線的要求。

綜上所述，本實(shí)用新型的橢圓環(huán)形雙極化基站天線在介質(zhì)基板的下表面設(shè)置四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元，這四個(gè)橢圓環(huán)形輻射單元兩兩對(duì)稱形成兩個(gè)天線結(jié)構(gòu)，使天線具有性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在介質(zhì)基板的上表面設(shè)置兩個(gè)Y形饋電單元，不僅能夠調(diào)節(jié)阻抗匹配，而且與四個(gè)橢圓輻射單元一起實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的天線方向圖帶寬。

以上所述，僅為本實(shí)用新型專利較佳的實(shí)施例，但本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍。