[发明专利]一种低剖面宽带双极化全向天线

说明书

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，涉及到一种宽带全向天线，具体来说是一种可用于无线通信领域的低剖面宽带高隔离度双极化全向天线。

背景技术

随着现代移动通信的发展，微基站因为具有一体化、小型化、低成本、安装维护方便等优点而受到越来越多的关注。设计微基站天线的难点之一在于在满足天线性能同时要求尽可能的降低天线的剖面高度和成本。通常微基站天线要求双极化、高端口隔离度、宽带、低剖面等特点。适用于安装在室内屋顶的微基站中，还要求天线具有水平全向方向图的特性，以实现360度均匀全覆盖。为了满足4G通信LTE的1710-2690MHZ频带要求，天线的带宽要达到45％。为了实现极化分集，要求天线能同时实现垂直极化和水平极化。

单极子天线能够很好的实现垂直极化全向方向图，K.Lau等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.53,no.3,pp.1004–1010,Mar.2005)上发表的题为“A monopolar patch antenna with very wide impedance bandwidth”中介绍了一种低剖面超宽单极子天线，该天线在138％的带宽内驻波比小于2，该天线由4个梯形正交连接在一起，上端放置一个圆形贴片，圆形贴片通过4个短路探针连接在地板上。J.Zhao等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.60,no.12,pp.5578–5586,Dec.2012.)上发表了题为“Design optimization of a low-profile UWB body-of-revolution monopole antenna”的文章，系统的研究了body-of-revolution(BoR)形式的单极子天线设计过程，不过这种BoR单极子依赖于进化算法，造型特别，不易加工。美国D.W.Aten等人在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.60,no.10,pp.4485–4491,Oct.2012)发表了“A wideband,low profile,shorted top hat monocone antenna”一文，该天线内导体采用倒锥形结构，倒锥形结构上面加一个金属帽沿，通过短路探针连接到地板上。

环天线能够实现水平极化全向方向图，不过环天线的带宽一般很窄，不超过10％。清华大学K.Wei等人在IEEE Antennas Wireless Propag(vol.11,pp.49–52,2012.)发表了“Design of a wideband horizontally polarized omnidirectional printed loop antenna”一文，该文章通过周期性的电容加载，实现了31％的带宽。华南理工大学的李荣林教授在Progr.Electromagn.Res.,(vol.128,pp.441–456,2012.)上发表了“Development of a broadband horizontally polarizedomnidirectional planar antenna and its array for base stations”一文，该文章采用4个印刷偶极子天线围成一个圆环，形成一个近似环天线，天线带宽达到了25％。

将单极子天线和环天线结合在一起可以实现双极化全向天线。例如李荣林教授发表在IEEE Trans.Antennas Propag.(vol.61,pp.943–947,Feb.2013.)上“A broadband dual-polarized omnidirectional antenna for base stations,”一文中将一个单极子天线和一个环天线纵向叠加在一起形成一个双极化天线，并进行组阵。这种叠层方式明显增加了天线的厚度，不适合于微基站天线中，因为微基站天线的厚度一般要求限制在30mm以下。

发明内容

本发明鉴于上述技术背景，目的在于解决现有技术存在双极化全向天线剖面高、带宽不足的问题，提出了一种低剖面高隔离度宽带双极化全向天线。该天线单元在1.7GHz-2.7GHz频段内回波损耗大于14dB(对应驻波比小于1.5)，并且在工作频带内天线单元的不同极化端口隔离度达到45dB，剖面高度为20mm，适合于微基站天线的要求。该天线通过底馈的方式馈电，两个极化单元集成在两块厚度为1mm的FR4介质板上，易于批量生产和低成本化。