[发明专利]一种高隔离度低剖面宽带基站天线、控制方法及应用

说明书

本发明属于通信技术领域，公开了一种高隔离度低剖面宽带基站天线、控制方法及应用，高隔离度低剖面宽带基站天线由两块介质基板、圆形贴片、地板和基片集成波导组成；上下两层介质基板正面分别覆盖一个圆环形贴片，下层介质基板下侧设置有基片集成波导；基片集成波导上表面接地板，基片集成波导下表面由两个微带馈电组成。本发明解决了基站天线低剖面、宽带化、高隔离度的问题。该单元天线的带宽为在2.3‑2.70GHz内驻波比小于2，频带内的隔离度达到‑32dB以下。该天线具有优良的性能，结构简单，易于加工安装和载体共形。该天线单元剖面高度仅为0.103λ₀，平面尺寸大小为0.425λ₀×0.425λ₀。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种高隔离度低剖面宽带基站天线、控制方法及应用。

背景技术

目前，在突如其来的大型自然灾害和公共突发事件面前，常规的通信手段往往无法满足通信需求。特别是重大灾害发生后，由于基站受损造成通信能力大幅下降，甚至会导致通信的中断和瘫痪。空基通信平台就是一种很好的空地一体化应急通信手段，它一方面可以通过调整平台高度，通信距离可以达到几公里甚至几十公里，增大了通信覆盖范围；另一方面升空平台组网方便灵活，在山区、分散岛屿等特殊环境下都可以发挥它的重要作用。作为基站的核心部件天线应具有占地面积小、易于安装、功耗低、高增益等特点，这些特点可以充分降低对人力、电力，空间等资源的占用，对于快速建立应急通信网络具有现实意义。小尺寸天线单元有利于设紧凑结构的阵列，节约空间，低剖面的天线结构有利于天线集成化，高性能天线能够提供宽波束、高增益通信需求。因此建设小型化、高性能特征的空中基站天线是具有更为广阔的发展潜力和应用前景。

目前，在实现小型化天线上，包括两个方面工作，横向尺寸的减小和剖面高度的降低，常用的方法是通过加载寄生结构使工作频率向低频偏移，或者在辐射表面上进行不同的开槽和开缝延长表面电流路径，从而实现天线的小型化。文献“Y.Liu，H.Yi，F.-W.Wangand S.-X.Gong，A Novel Miniaturized Broadband Dual-Polarized Dipole Antennafor Base Station，in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，vol.12，pp.1335-1338，2013，doi:10.1109/LAWP.2013.2285373”。该天线的尺寸仅为0.513λ0×0.513λ0×0.388λ0，通过加载寄生环拓宽天线低频带宽，加载引向器拓宽天线高频带宽，实现驻波比1.5以下工作带宽为1.71GHz-2.69GHz，隔离度大于22dB，增益达到8dBi。

在宽带化基站天线设计方面主要有三种方法，第一种是对称振子天线，因其工作宽带宽、增益高、加工简单等特点被广泛应用于基站天线设计中，但存在缺点:振子需要平衡馈电，馈电结构复杂，常用的拓宽带宽方法主要有在辐射结构上进行开缝处理、加载寄生结构以及采用宽带巴伦结构进行馈电。第二种是微带贴片天线，该天线因其低剖面、质量轻、易于集成等优点也被多应用于基站天线设计，缺点是带宽很窄，常用的宽带化方法包括加载寄生结构、采用多层微带结构以及采取缝隙耦合馈电。第三种是电磁偶极子天线，利用电偶极子和磁偶极子的辐射方向图互补特点，能在工作频段内获得稳定的方向图和增益。文献“Y.Liu，H.Yi，F.-W.Wang and S.-X.Gong，A Novel Miniaturized Broadband Dual-Polarized Dipole Antenna for Base Station，in IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters，vol.12，pp.1335-1338，2013，doi:10.1109/LAWP.2013.2285373.”中采用两层堆叠贴片来增加天线的阻抗带宽，通过耦合馈电以及引入了以侧壁为特征的短路过孔阵列，增强了阻抗匹配，该天线在差分反射系数小于-10dB的情况下获得了19％的相对带宽。