一種雙極化大規(guī)模mimo貼片陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙極化大規(guī)模MBTO貼片陣列天線，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能終端數(shù)目將持續(xù)快速地增長(zhǎng)，對(duì)未來(lái)無(wú)線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率、系統(tǒng)容量均提出了更高要求。大規(guī)模Μπω技術(shù)作為未來(lái)第五代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，其獨(dú)特的空間增益性能正越來(lái)越受到無(wú)線通信業(yè)界的高度重視。大規(guī)模ΜΙΜ0技術(shù)的基本原理是:在基站端配置數(shù)十根甚至數(shù)百根天線，構(gòu)成集中式的大規(guī)模陣列。因此，基站覆蓋范圍內(nèi)的多個(gè)用戶首先可在同一時(shí)頻資源上與基站同時(shí)進(jìn)行通信，充分利用大規(guī)模ΜΜ0陣列天線配置帶來(lái)的空間自由度，提升頻譜效率;其次，大規(guī)模ΜΜ0陣列天線還能夠帶來(lái)分集增益和陣列增益，提升用戶與基站之間的通信效率。
[0003]盡管大規(guī)模ΜΜ0陣列天線的應(yīng)用前景誘人，但常規(guī)基站天線多采用金屬振子天線實(shí)現(xiàn)，天線數(shù)目增加導(dǎo)致陣面擴(kuò)大后，大量振子與反射板之間的垂直連接結(jié)構(gòu)將帶來(lái)一系列問(wèn)題:首先，大量機(jī)械連接構(gòu)件將導(dǎo)致天線重量和成本劇增;第二，大量機(jī)械連接點(diǎn)不僅較難保證其一致性，還可能導(dǎo)致陣面不平整、甚至難以支撐，這將為安裝施工帶來(lái)極大挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn);第三，大量機(jī)械連接構(gòu)件還可能會(huì)惡化天線的無(wú)源交調(diào)特性。受到上述工藝因素約制，目前還沒(méi)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可批量生產(chǎn)的雙極化大規(guī)模貼片天線陣列設(shè)計(jì)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，滿足未來(lái)第五代移動(dòng)通信的需求。該陣列天線為簡(jiǎn)單的平面結(jié)構(gòu)，性能良好、成本低廉、重量較小且無(wú)需調(diào)試，適合批量生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，包括反射底板、ΝΧΝ個(gè)陣列排布的天線單元構(gòu)成天線陣面，以及絕緣框架、支架，所述天線陣面案子在絕緣框架上，絕緣框架固定在支架上，其中，Ν大于等于8;所述反射底板的頂層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)，底層為金屬敷銅;每個(gè)天線單元均包括一個(gè)貼片天線、一個(gè)45度極化同軸連接器和一個(gè)-45度極化同軸連接器;貼片天線由介質(zhì)基板以及位于介質(zhì)基板頂層的金屬貼片構(gòu)成，且介質(zhì)基板的底層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)；貼片天線設(shè)置在反射底板的上方，且與反射底板通過(guò)45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器進(jìn)行連接，45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的外導(dǎo)體均垂直連接在反射底板底層的金屬敷銅上，內(nèi)導(dǎo)體均垂直連接在介質(zhì)基板頂層的貼片單元上;45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器還均包括一段內(nèi)部介質(zhì)柱，內(nèi)部介質(zhì)柱的頂部與介質(zhì)基板的底部連接以支撐介質(zhì)基板。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述反射底板采用微波介質(zhì)基板制作，微波介質(zhì)基板的厚度范圍為0.127-2毫米，介電常數(shù)范圍為2-20。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述介質(zhì)基板為微波介質(zhì)基板，微波介質(zhì)基板的厚度范圍為0.127-2毫米，介電常數(shù)范圍為2-5。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述絕緣框架通過(guò)螺絲固件固定在支架上。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述內(nèi)部介質(zhì)柱的高度范圍為1-11毫米。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述貼片天線之間的中心間距與天線中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)之比在0.65-0.95范圍內(nèi)。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的外導(dǎo)體均通過(guò)焊接工藝垂直連接在反射底板底層的金屬敷銅上。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體均通過(guò)焊接工藝垂直連接在介質(zhì)基板頂層的貼片單元上。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述絕緣框架采用酚醛樹脂、環(huán)氧玻璃纖維、有機(jī)玻璃、聚四氟乙烯或者聚三氟氯乙烯制作。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述貼片天線為正方形。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)6GHz或以下頻段的雙極化大規(guī)模ΜΜ0貼片天線陣列，該陣列為低矮的平面結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)件即可實(shí)現(xiàn)，重量小且成本低廉，便于量產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中，1-反射底板；2-貼片單元；21-介質(zhì)基板；3-45度極化同軸連接器；31-介質(zhì)柱;4-45度極化同軸連接器;5-天線陣面;6-絕緣框架;7-螺絲固件;8-支架。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
對(duì)照附圖1，其結(jié)構(gòu)是:雙極化大規(guī)模MMO貼片天線陣列，其天線陣面5由反射底板1和NΧΝ個(gè)陣列排布的天線單元構(gòu)成，其中，反射底板1的頂層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)，反射底板1的底層為金屬敷銅。每個(gè)天線單元包括一個(gè)貼片天線、一個(gè)45度極化同軸連接器和一個(gè)-45度極化同軸連接器;貼片天線由介質(zhì)基板21以及介質(zhì)基板頂層的金屬貼片2構(gòu)成介質(zhì)基板21的底層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)。45度極化同軸連接器3和-45度極化同軸連接器4的外導(dǎo)體，均通過(guò)焊接工藝，垂直連接在反射底板1的底層金屬敷銅上;45度極化同軸連接器3和-45度極化同軸連接器4自帶一段高度為Α的內(nèi)部介質(zhì)柱31，貼片天線的底層即介質(zhì)基板21的底層由該段長(zhǎng)度為A的內(nèi)部介質(zhì)柱31支撐;45度極化同軸連接器3和-45度極化同軸連接器4的內(nèi)導(dǎo)體，均通過(guò)焊接工藝與貼片單元2的頂層連接在一起。天線陣面5安裝在絕緣框架6上，絕緣框架6通過(guò)螺絲固件7固定在支架8上，通過(guò)螺絲固件7可以調(diào)節(jié)天線陣面5的俯仰角度。
[0020]對(duì)照附圖1，按照反射底板1的厚度為0.5毫米、介電常數(shù)為2.65、貼片天線的介質(zhì)基板21厚度為1mm、介電常數(shù)為2.65、數(shù)目為16、間隔為3.5GHz中心頻率對(duì)于的0.7倍波長(zhǎng)(60mm)、絕緣框架6用環(huán)氧玻璃纖維、螺絲固件7調(diào)節(jié)天線陣面5的俯仰角為30度實(shí)施時(shí)，測(cè)得單個(gè)天線在3.3-3.5GHz頻段內(nèi)駐波比低于2，增益約等于8dBi，45度極化同軸連接器3和-45度極化同軸連接器4之間的隔離度大于22dB。經(jīng)過(guò)在大規(guī)模ΜΙΜΟ通信演示系統(tǒng)上的實(shí)際使用，該雙極化大規(guī)模ΜΜ0貼片天線陣列天線能完全滿足8/16/32通道、2用戶的室內(nèi)高速視頻傳輸要求。
[0021]本發(fā)明提出了一種雙極化大規(guī)模MMO貼片天線陣列，通過(guò)優(yōu)化反射底板和貼片單元之間的連接方式，簡(jiǎn)化了雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片天線陣列的實(shí)現(xiàn)工藝，實(shí)現(xiàn)了貼片單元的有效安裝和支撐，保持了天線陣列的低剖面平面特性。此天線陣列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、成本低廉。按照前述實(shí)施方式制作的雙極化大規(guī)模MMO貼片天線陣列可用于未來(lái)第五代移動(dòng)通信的基站天線，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙極化大規(guī)模MMO貼片陣列天線，其特征在于，包括反射底板、N X N個(gè)陣列排布的天線單元構(gòu)成天線陣面，以及絕緣框架、支架，所述天線陣面安裝在絕緣框架上，絕緣框架固定在支架上，其中4大于等于8; 所述反射底板的頂層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)，底層為金屬敷銅； 每個(gè)天線單元均包括一個(gè)貼片天線、一個(gè)45度極化同軸連接器和一個(gè)-45度極化同軸連接器;貼片天線由介質(zhì)基板以及位于介質(zhì)基板頂層的金屬貼片構(gòu)成，且介質(zhì)基板的底層為不帶金屬敷銅的介質(zhì)；貼片天線設(shè)置在反射底板的上方，且與反射底板通過(guò)45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器進(jìn)行連接，45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的外導(dǎo)體均垂直連接在反射底板底層的金屬敷銅上，內(nèi)導(dǎo)體均垂直連接在介質(zhì)基板頂層的貼片單元上;45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器還均包括一段內(nèi)部介質(zhì)柱，內(nèi)部介質(zhì)柱的頂部與介質(zhì)基板的底部連接以支撐介質(zhì)基板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜΟ貼片陣列天線，其特征在于，所述反射底板采用微波介質(zhì)基板制作，微波介質(zhì)基板的厚度范圍為0.127-2毫米，介電常數(shù)范圍為2-20 ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜΟ貼片陣列天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板為微波介質(zhì)基板，微波介質(zhì)基板的厚度范圍為0.127-2毫米，介電常數(shù)范圍為2-5。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述絕緣框架通過(guò)螺絲固件固定在支架上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述內(nèi)部介質(zhì)柱的高度范圍為1-11毫米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述貼片天線之間的中心間距與天線中心工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)之比在0.65-0.95范圍內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的外導(dǎo)體均通過(guò)焊接工藝垂直連接在反射底板底層的金屬敷銅上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述45度極化同軸連接器和-45度極化同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體均通過(guò)焊接工藝垂直連接在介質(zhì)基板頂層的貼片單元上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述絕緣框架采用酚醛樹脂、環(huán)氧玻璃纖維、有機(jī)玻璃、聚四氟乙烯或者聚三氟氯乙烯制作。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極化大規(guī)模ΜΙΜ0貼片陣列天線，其特征在于，所述貼片天線為正方形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙極化大規(guī)模MIMO貼片陣列天線，在介電常數(shù)為2-20范圍內(nèi)的介質(zhì)基板制作反射底板，然后在反射底板上安裝數(shù)目多于8根的雙極化貼片天線。本發(fā)明中采用低厚度的介質(zhì)基板降低貼片天線的制作工藝難度，同時(shí)利用同軸連接器自帶的內(nèi)部介質(zhì)柱支撐貼片天線的輻射單元，既簡(jiǎn)化天線陣面的安裝，又減少了貼片單元與反射底板之間的垂直機(jī)械固件，還可以保證天線具有足夠的工作帶寬，從而大幅降低雙極化大規(guī)模貼片天線陣列的加工復(fù)雜度、制作成本和整體重量。
【IPC分類】H01Q19/10, H01Q1/50, H01Q21/24, H01Q21/00, H01Q1/38
【公開號(hào)】CN105449351
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510886761
【發(fā)明人】呂文俊, 張冀, 李玲, 史精文, 朱洪波
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日