一种小型化LTE多阵列天线的制作方法

本发明涉及移动通信基站天线设备
技术领域：
，具体的是一种小型化LTE多阵列天线。
背景技术：
：随着我国移动通信行业的不断发展，特别是4G的商用，各大运营商的基站密度越来越大，同一个铁塔上面的基站天线数量也越来越多，进而导致铁塔天面空间资源越来越紧张。比较于现有的普通产品，小型化的基站天线能节约目前宝贵的天面空间资源条件，同时为了减少普通民众对于电磁波信号辐射的担忧，运营商也希望基站天线的尺寸越小越好，尺寸缩小的同时天线重量一般也会降低，更便于天线的安装施工，能大幅提高通信网络建设布点的工作效率并降低网络维护成本。综合上述因素，基站天线的小型化是行业技术发展的必然。目前行业内的小型化基站天线，为了缩短天线尺寸，大多采用的是减少辐射单元数量进而缩短天线整机长度的方案，但这样的小型化天线有个缺陷就是在实现了尺寸小的同时，牺牲了天线的增益指标，而天线增益的降低会导致天线覆盖区域的减小，进而影响网络的覆盖效果和通话的质量。技术实现要素：针对现有技术缺陷，本发明的主要目的在于解决现有技术的不足和缺陷，提供了一种使得天线尺寸得到缩小的同时保持天线增益指标的LTE多阵列天线。为实现上述目的，本发明提供一种小型化LTE多阵列天线，包括反射板，设置于反射板正面的四个阵列1、阵列2、阵列3、阵列4，设置于反射板背面的耦合校准网络，和设置于反射板背面的馈电网络1、馈电网络2、馈电网络3、馈电网络4，阵列1、阵列2、阵列3、阵列4分别包括若干个等间距排列的辐射单元；每个辐射单元包括双极化振子以及巴伦1、巴伦2，双极化振子是两个分开的偶极子，分别沿不同极化方向放置，沿±45°方向形成±45°两路极化；两个偶极子分别连接巴伦1、巴伦2；馈电网络1、馈电网络2、馈电网络3、馈电网络4分别采用平面结构，网络各端口之间的馈电点在同一个水平线上；各辐射单元采用强耦合方式放置。而且，阵列1、阵列2、阵列3、阵列4分别包括十个等间距排列的辐射单元。而且，所述各辐射单元采用强耦合方式放置，包括阵列1、阵列2、阵列3、阵列4之间的间距为0.5～0.7λ，各阵列中每个辐射单元间距为0.5～0.7λ，λ为中心频点的波长。而且，馈电网络1、馈电网络2、馈电网络3、馈电网络4具有预置下倾角。而且，馈电网络1、馈电网络2、馈电网络3、馈电网络4中，各个功率分配单元之间用平面微带线直接连接。而且，巴伦1和巴伦2的高度为0.16λ，λ为中心频点的波长。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出的一种小型化LTE多阵列天线，采用强耦合辐射单元技术，缩短辐射单元间距，使得天线整机长度更短；采用低剖面辐射单元，使得天线高度得到降低，综合作用使得天线整体体积仅仅是同类产品的50％，大大缩小了天面空间的占用，与此同时，天线阵列保持了较高的增益、较好的幅度和相位精度，生产一致性好，且辐射方向图的上副瓣指标优良，结构合理，尺寸紧凑，可以保障使用了该小型化LTE天线的网络性能，具有重要的市场价值，可以作为一项重要技术打开国外市场。附图说明图1为本发明实施例的小型化LTE多阵列天线反射板正面结构图。图2为本发明实施例的小型化LTE多阵列天线反射板背面结构图。图3为本发明实施例的小型化LTE多阵列天线低剖面辐射单元结构图。具体实施方式本发明采用平面结构的微带网络组成天线的幅度相位控制单元，采用强耦合技术实现辐射单元间距缩小，采用低剖面辐射单元技术降低天线高度，同时天线单元阵列保持高增益，进而实现一种小型化的LTE多阵列天线。下面结合附图和实施例对本发明进行更加详细的描述。此发明的小型化的LTE多阵列天线分为反射板正面的辐射单元面和反射板背面的馈电网络，其中图1为小型化LTE多阵列天线反射板正面结构图，图2为小型化LTE多阵列天线反射板背面结构图，图3为小型化LTE多阵列天线低剖面辐射单元结构图。根据行业标准，智能天线是由四个阵列组成。在本发明实施例所述的小型化LTE多阵列天线包括反射板(1)、设置于反射板正面的四个双极化辐射单元的阵列，分别记为阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)，设置于反射板背面的耦合校准网络(3)、设置于反射板背面的馈电网络1(4.1)、馈电网络2(4.2)、馈电网络3(4.3)、馈电网络4(4.4)，由馈电网络实现天线幅度和相位的分配。具体实施时，耦合校准网络(3)可采用现有模块实现。耦合校准网络(3)通过同轴电缆实现同馈电网络1(4.1)、馈电网络2(4.2)、馈电网络3(4.3)、馈电网络4(4.4)的相互连接。在本发明实施例所述的小型化LTE多阵列天线中，阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)均由10个辐射单元等间距的排列组成。具体实施时，辐射单元个数可根据具体情况选取，但需要在保证增益指标的前提下，不增加辐射单元数目。因为辐射单元数目越多，天线长度就越长，小型化也就不可能实现，但数量也不能少，少了增益不够，本发明提出10个辐射单元是一个最优选的方案。在本发明所述的小型化LTE多阵列天线中，辐射单元为一种低剖面辐射单元。在本发明所述的小型化LTE多阵列天线中，该低剖面辐射单元由双极化振子(5)、以及巴伦1(6.1)、巴伦2(6.2)组成。这种双极化振子是两个分开的偶极子，分别沿不同极化方向放置，沿±45°方向形成±45°两路极化。即馈电焊接点分别沿辐射面水平方向以及垂直方向放置，具体为以辐射面水平中心线为参考，分别沿±45°方向形成±45°两路极化。辐射面材料可为PCB介质板，在PCB介质板表面采用微带线形式，以覆铜来实现辐射臂，每个偶极子中通过L型馈电探针连接两个辐射臂实现耦合馈电。两个偶极子分别连接巴伦1(6.1)、巴伦2(6.2)。在本发明所述的小型化LTE多阵列天线中，阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)四个阵列中均采用强耦合辐射单元技术，阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)四个阵列之间的间距为0.5～0.7λ(λ位中心频点的波长)。并且，在本优选实施例中，阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)中所有辐射单元均采用强耦合技术，辐射单元间距仅为0.5～0.7λ(λ为中心频点的波长)。因此无论是阵列间还是阵列内，每个辐射单元间距仅为0.5～0.7λ(λ为中心频点的波长)。参见图1，40个45度放置的辐射单元构成的行列，各辐射单元间距紧凑，使得天线整机长度更短。在本发明所述的小型化LTE多阵列天线中，馈电网络1(4.1)、馈电网络2(4.2)、馈电网络3(4.3)、馈电网络4(4.4)为具有预置下倾角的一体化平面结构的微带网络，实现天线的幅度和相位分配。具体实施时，可以在天线设计时，预先设计合适的馈电网络使得天线方向图主瓣按预先设计好的下倾角度进行下倾，例如预置下倾角6度。常规馈电网络由各种功分器件、接线端子、同轴电缆组成的一个立体复杂网络，本发明的馈电网络，辐射单元之间通过平面微带线相连接，整体成型，整个馈电网络是一个平面结构，各端口间的馈电点是在同一个水平线上。这样，不需要同轴电缆连接，避免了同轴电缆连接时焊点数量多，互调指标不可控；而这种馈电网络体积小，整体成型后期装配简单，可靠性高。在本优选实施例中，阵列1(2.1)、阵列2(2.2)、阵列3(2.3)、阵列4(2.4)的组阵方案和馈电网络是一致的。具体的以阵列1(2.1)为例，详细描述单个阵列的详细实现方式：1、阵列1(2.1)中的辐射单元1(2.1.1)、辐射单元2(2.1.2)、辐射单元3(2.1.3)、辐射单元4(2.1.4)、辐射单元5(2.1.5)、辐射单元6(2.1.6)、辐射单元7(2.1.7)、辐射单元8(2.1.8)、辐射单元9(2.1.9)、辐射单元10(2.1.10)之间采用强耦合技术，每个辐射单元间距仅为0.5～0.7λ(λ为中心频点的波长)。为了达成小型化目标，缩小振子之间的间距，可使得每个相邻振子之间的电磁耦合变得更强。2、阵列1(2.1)中的辐射单元1(2.1.1)、辐射单元2(2.1.2)、辐射单元3(2.1.3)、辐射单元4(2.1.4)、辐射单元5(2.1.5)、辐射单元6(2.1.6)、辐射单元7(2.1.7)、辐射单元8(2.1.8)、辐射单元9(2.1.9)、辐射单元10(2.1.10)均为低剖面辐射单元。3、阵列1(2.1)中的每个低剖面辐射单元均由双极化PCB振子(5)、以及巴伦1(6.1)、巴伦2(6.2)组成，整体装配后依次安装在反射板(1)上面。4、为了实现小型化目标，需要使得振子高度降低，振子高度降低才能使得天线高度降低，才能实现小型化。而巴伦高度也是一个和振子增益和阻抗匹配相关联的一个参数。阵列1(2.1)中的低剖面辐射单元的巴伦1(6.1)、巴伦2(6.2)的高度仅为0.16λ，在振子增益和高度上达到了最优，而常规天线的巴伦高度为0.25λ，使得整个辐射单元的高度降低了36％。5、阵列1(2.1)的背面通过一体化的馈电网络1(4.1)将辐射单元1(2.1.1)、辐射单元2(2.1.2)、辐射单元3(2.1.3)、辐射单元4(2.1.4)、辐射单元5(2.1.5)、辐射单元6(2.1.6)、辐射单元7(2.1.7)、辐射单元8(2.1.8)、辐射单元9(2.1.9)、辐射单元10(2.1.10)相连接，组成完整的天线阵列。6、该一体化的馈电网络1(4.1)的设计使得到达辐射单元1(2.1.1)、辐射单元2(2.1.2)、辐射单元3(2.1.3)、辐射单元4(2.1.4)、辐射单元5(2.1.5)、辐射单元6(2.1.6)、辐射单元7(2.1.7)、辐射单元8(2.1.8)、辐射单元9(2.1.9)、辐射单元10(2.1.10)的功率比为：0.25:0.25:0.5:0.7:0.7:0.7:0.7:0.5:0.25:0.25。具体实施时，相位差可根据天线的预置下倾角和上副瓣抑制指标决定的，可以根据具体天线指标进行改变，本领域技术人员可采用天线幅度相位设计算法确定具体相位差。7、该一体化的馈电网络1(4.1)的设计使得到达辐射单元1(2.1.1)、辐射单元2(2.1.2)、辐射单元3(2.1.3)、辐射单元4(2.1.4)、辐射单元5(2.1.5)、辐射单元6(2.1.6)、辐射单元7(2.1.7)、辐射单元8(2.1.8)、辐射单元9(2.1.9)、辐射单元10(2.1.10)的相位满足依次滞后21.5°。8、通过以上设计使得阵列1(2.1)具有单元阵列的高增益和良好的上副瓣抑制指标。在本优选实施例中，阵列1(2.1)在近场测试环境测得单元增益指标如下：频点(MHz)188519152010202525752635增益(dBi)13.6513.8414.3614.0615.7116.17此指标可以满足中国移动通信集团最新企业标准中FAD宽频的单元增益指标要求。以上所述的实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，对于本领域的普通技术人员来说，通读本说明书后，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3