基本信息
- 項目名稱：
- 《超寬帶雙極化基站天線》
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信已經(jīng)從初期的模擬通信走進LTE時代，歷經(jīng)2G通信的GSM和CDMA，3G通信的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，直到當前已開始布網(wǎng)的4G通信TD-LTE等，多通信制式共存已經(jīng)是當前也必將是以后很長一段時間的現(xiàn)實，而當前的基站天線一般只覆蓋一個頻段或兩個頻段，直接的結(jié)果就是基站越來越多，通信塔上的天線也越來越多。
- 詳細介紹：
- 1）輻射單元設(shè)計：天線輻射單元采用垂直分布的縫隙偶極子天線，每個偶極子天線設(shè)計成類領(lǐng)結(jié)天線結(jié)構(gòu)，同時應(yīng)用寄生縫隙技術(shù)，以實現(xiàn)寬頻帶。天線基板以FR4材質(zhì)的PCB為主，也可以應(yīng)用銅板沖壓實現(xiàn)； （2）輻射單元饋電設(shè)計：輻射單元的饋電采用同軸線饋電方式，通過金屬巴倫把天線輻射單元固定于反射板上。具體饋電方式是，對于單一極化的偶極子天線，同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體焊接于縫隙的一邊，外導(dǎo)體焊接于另一邊，為了實現(xiàn)電流的平衡與非平衡轉(zhuǎn)換，用中心頻率四分之一波長金屬導(dǎo)體的一端焊接于內(nèi)導(dǎo)體焊接部位的縫隙處，另外一端固定于反射板，也就是實現(xiàn)巴倫的功能。同理，另外一個縫隙偶極子天線的饋電方式相同。 （3）天線陣列設(shè)計：移動通信基站天線都是線極化的陣列天線，主要包括反射板，饋電網(wǎng)絡(luò)和輻射單元等。天線陣列就是應(yīng)用上邊所設(shè)計輻射單元按半個波長的距離分布于反射板上，用功分網(wǎng)絡(luò)進行饋電，如果是電調(diào)天線或智能天線，還需要加入異相網(wǎng)絡(luò)和偶和網(wǎng)絡(luò)等。反射板的設(shè)計主要實現(xiàn)H面方向圖角度的要求。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1.作品設(shè)計的目的 ： 移動通信在信號傳輸過程中需要考慮空間環(huán)境對信號衰落的影響，瑞利衰落等環(huán)境因素直接影響著系統(tǒng)的覆蓋范圍，特別是在城郊等地方，為了增加覆蓋范圍，移動通信基站均應(yīng)用輻射方向圖成45度角的雙極化天線以改善性能。為了獲得優(yōu)異的遠距離覆蓋性能，本基站天線采用垂直分布的兩個偶極子縫隙天線實現(xiàn)雙極化特性。 2.基本思路： 本基站天線主要實現(xiàn)功能是寬頻帶、雙極化，并滿足移動通信要求的電性能和環(huán)境性能等參數(shù)要求。 （3.創(chuàng)新點： 當前基站天線主要是單頻單極化天線，單頻雙極化天線和雙頻雙極化天線，具體實現(xiàn)形式是壓鑄偶極子天線輻射單元、微帶天線單元和縫隙天線單元，總體而言壓鑄偶極子天線難以實現(xiàn)多頻段覆蓋，微帶天線饋電復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且超寬頻雙極化多應(yīng)用兩排輻射陣子，安裝調(diào)試困難。 技術(shù)關(guān)鍵是類領(lǐng)結(jié)偶極子天線加縫隙寄生耦合，實現(xiàn)了寬頻化，同時垂直的雙偶極子排列實現(xiàn)了45度角雙極化，以實現(xiàn)遠距離覆蓋。主要技術(shù)指標如下： 1）水平波瓣寬度：650和1200可選； 2）頻率范圍：700-2700MHz； 3）端口隔離度：≥28dB； 4）極化：±450； 5）電壓駐波比：≤1.5； 6）前后輻射比：≥25dB； 7）端口阻抗：50 Ohm； 8）增益：根據(jù)要求設(shè)計。
科學(xué)性、先進性
- 此基站天線主要實現(xiàn)功能是寬頻帶、雙極化,研究項目以縫隙偶極子天線為主要結(jié)構(gòu)，結(jié)合巴倫、同軸饋電和天線的寬頻帶技術(shù)致力于研發(fā)700MHz-2700MHz的寬頻雙極化天線，以應(yīng)用于當前2G和3G通信，以及后續(xù)的LTE等無線通信技術(shù)的室外覆蓋系統(tǒng)。 現(xiàn)有的雙極化天線一般由成陣列排列的多個天饋單元構(gòu)成，每個天饋單元一般包括：兩個對稱振子按照十字形結(jié)構(gòu)排列固定在接地板上，對稱振子又分別由輻射臂和支撐板構(gòu)成，對稱振子上還要連接有用于饋電的帶狀線，等等。在現(xiàn)有的雙極化天線的結(jié)構(gòu)中，一般十字形結(jié)構(gòu)排列的對稱振子所占輻射面積較大，對稱振子的輻射臂距離接地板的距離也較長，從而導(dǎo)致每個天饋單元的體積都比較大、頻帶比較窄，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖紙 圖片 錄像 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本產(chǎn)品為高增益陣列基站天線，頻率覆蓋范圍為700-2700MHz，所以可以應(yīng)用于2G、3G和4G通信基站，對于智能天線，可以應(yīng)用此輻射單元進行二次開發(fā)設(shè)計，加入校準網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)波束賦形。 雙極化天線帶來的極化分集效應(yīng)能夠有效降低多徑衰落，在城郊和人口密集的城區(qū)有著其它單極化天線所不具有的優(yōu)異性能，城市化的發(fā)展為雙極化天線的應(yīng)用帶來了更為廣闊的前景。 近年來，寬頻帶、雙極化和小型化天線日益受到人們的青睞。尤其在移動通信領(lǐng)域中，雙極化天線更能有效解決多路徑衰落的問題因而將會得到廣泛應(yīng)用。 2001年前后，國產(chǎn)移動基站天線廠商進入發(fā)展初期。經(jīng)過5年的努力，國產(chǎn)廠商成功反轉(zhuǎn)了國內(nèi)市場。目前，國產(chǎn)移動基站天線已經(jīng)成為了市場主流產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 近年來,雙極化、寬頻帶、小型化天線日益受到人們的青睞。尤其在移動通信領(lǐng)域中,能有效解決很多路徑衰落問題的雙極化天線得到了廣泛應(yīng)用 。然而,大量的雙極化天線的研究主要集中于單頻段設(shè)計,鮮有對雙頻段乃至多頻段的研究。現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)包含880MHz～960MHz的GSM頻段和1 710MHz～1 880MHz的DCS頻段。不少文獻已提出雙頻段和多頻段的天線設(shè)計,但僅局限于單線極化或單圓極化設(shè)計。為了提高通信質(zhì)量,降低成本,要求開發(fā)包含這兩個頻段的雙極化天線,于是就提出了集合這兩種設(shè)計的雙頻雙極化天線。雙頻雙極化天線本身的多性能帶來了研究和設(shè)計的困難。一方面要求天線具有雙頻特性,且每個頻帶又要求寬帶工作;另一方面天線要具有雙線極化特性,而且要求具有較高的隔離度。因此,雙頻雙極化天線雖然頻帶寬、性能好,但其發(fā)展緩慢,也很少有相關(guān)的文獻報道。B. L indmark和TW. Chiou分別提出了兩種不同形式的雙頻雙極化微帶天線,均實現(xiàn)了雙頻段、高隔離度和低交叉極化。但是這種天線饋電比較復(fù)
