[发明专利]一种加载AMC反射板的低剖面双极化偶极子基站天线

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别是移动通信基站天线设计与制造技术领域，涉及一种加载AMC(Artificial Magnetic Conductor，人工磁导体)反射板的低剖面双极化偶极子基站天线。

背景技术

基站天线作为移动基站的核心部分，其性能的好坏直接影响着整个通信系统的质量。随着无线信息传输需求的不断扩大，通信系统的复杂度也逐渐增加。为了适应当前多个移动通信标准长期共存以及基站扇面位置紧张的现状，基站天线逐步向着双极化、宽频化和小型化发展，这也是未来5G通信技术研究的趋势。双极化天线的原理是两副极化方向相互正交的天线同时工作于收发双工模式，可有效抵抗多径衰落，增加通信系统容量。

传统的双极化天线形式一般有微带贴片单元和偶极子单元，其各有优缺。微带贴片单元虽然剖面较低，但是其带宽较窄，损耗较大，在基站中的应用受到限制。而偶极子单元通过合理设计，能够在带宽等方面满足当前通信的频段范围需求。但根据镜像原理，都需要置于距离地板λ/4的高度才能保证其电流的一致性，从而获得良好的性能。这样的高剖面不符合基站小型化的发展趋势，于是研究双极化天线的宽带小型化成为当今热点。双极化偶极子天线的小型化设计旨在降低剖面高度或者减小横向面积。

AMC结构是一种周期性结构，作为特殊的电磁材料，其具有的同相反射特性可以用在双极化偶极子天线中来降低剖面的高度。但是传统的AMC结构同相反射相位带宽较窄，0度反射相位频点较高。要想与双极化偶极子天线加载获得宽频带特性，同时又要兼顾基站天线的应用频率范围，高隔离度，低交叉极化等特点，依然存在很大的困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加载AMC反射板的低剖面双极化偶极子基站天线，目的在于利用AMC结构的同相反射特性来降低双极化偶极子基站天线的剖面高度，为此，提出一种新型AMC反射板结构，实现了该天线的小型化设计，同时保持了双极化天线宽频带、高隔离度、低交叉极化等特点，使之能够满足当前移动通信基站的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加载AMC反射板的低剖面双极化偶极子基站天线，该基站天线包括双极化平面偶极子天线、四根塑料支撑柱、AMC反射板三部分；

所述双极化平面偶极子天线包括从上往下依次设置的耦合微带线、上层介质板、辐射结构、同轴线；所述耦合微带线和同轴线构成该天线的馈电结构；所述耦合微带线和辐射结构按同一摆放方向分别位于上层介质板上下表面；所述同轴线穿过AMC反射板，其内芯与耦合微带线相连，外芯与辐射结构相连；

所述AMC反射板包括从上往下依次设置的矩形贴片部分、下层介质板、空气介质、四根金属支撑柱、金属板；所述双极化平面偶极子天线依靠四根塑料支撑柱固定在AMC反射板上。

进一步，所述耦合微带线包括+45°“T”型耦合微带线和-45°“T”型耦合微带线，垂直交错位于上层介质板上表面对角线中心位置，“T”型末端处分别与两根同轴线内芯相连；

所述-45°“T”型耦合微带线为了避免与+45°“T”型耦合微带线在物理位置上的重叠，分为微带线一、探针一、微带线二、探针二和微带线三五个部分；所述微带线一、微带线三覆于上层介质板上表面，微带线二位于上层介质板下方1mm处；所述探针一和探针二通过上层介质板上开有的两个非金属化通孔，将微带线二的两端分别与微带线一、微带线三连接。

进一步，所述上层介质板为矩形，厚度为0.5mm，面积为60mm×60mm；上层介质板上面开有四个两两相同的非金属化通孔，其中两个小的通孔穿过探针一和探针二，两个大的通孔穿过两根同轴线。

进一步，所述辐射结构包括+45°蝶形振子和-45°蝶形振子，和耦合微带线按对应方向垂直交错位于上层介质板下表面；每个蝶形振子包括两个呈中心对称的振子臂，在上层介质板下表面中心沿对角线位置摆放；

所述振子臂由一个半圆形贴片和一个等腰梯形贴片组成类扇形结构，半圆形直径与等腰梯形底边相重合；根据半波振子天线原理，半圆形的半径和等腰梯形的高之和为27mm；

所述振子臂上都刻蚀了一个“U”型槽，其凹口指向中心；其中，+45°蝶形振子和-45°蝶形振子各有一个振子臂与同轴线外芯相连。

进一步，所述四根塑料支撑柱为六棱柱体，分别固定在上层介质板的四个顶角下方，其高度(即上层介质板与下层介质板的距离)一致，取值为4.5mm。