一种宽带±45°双极化全向天线单元及天线阵列

本发明涉及通讯天线领域，具体涉及一种宽带±45°双极化全向天线单元及天线阵列。

背景技术：

1、随着移动通信技术的快速发展，人们对信号的覆盖需求也不断上升。天线作为无线通信设备的收发器件，其性能的好坏将直接影响到通信的质量。就目前而言，5g是未来的热门发展趋势；但同时，以往传统的2g/3g/lte系统（1.69-2.70ghz）由于其普遍性和实用性，长期来看仍将发挥重要的作用。

2、基于以上的情况，一方面，全向天线可以实现360°全方位覆盖，能够支持接收和发射天线之间的自由对准，常用于无线通信系统，如基站和路由器等，在我们生活中有巨大的需求。另一方面，双极化天线通过提供两个交叉极化的独立信道，可以提高信道容量并减轻极化失配。因此，一款带宽大于46%（1.69-2.70ghz）的双极化全向天线在无线通信中有很大的应用前景。

3、现有技术中，授权公告号为cn203747045u的中国实用新型专利公开了一种低成本，高辐射效率的双极化全向天线，实现了16%的阻抗带宽。公开号为cn102655274a的中国发明专利提出了一种结构紧凑，具有美化效果的双极化全向天线，实现了21.7%的阻抗带宽。但是，这些天线的带宽均相对较窄，难以覆盖2g/3g/lte（1.69-2.7ghz）频段，无法更好地适应工程需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提供一种宽带±45°双极化全向天线单元及天线阵列，实现更好的阻抗带宽、更小的天线尺寸和更优良的辐射性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种宽带±45°双极化全向天线单元，包括反射板，以及分别固定连接于反射板的正面和背面的两个交叉偶极子基本天线单元；

4、所述反射板的宽度方向两端分别具有垂直连接的侧板，所述两个交叉偶极子基本天线单元以反射板长度方向的中轴线为对称轴，呈中心对称设置；

5、所述交叉偶极子基本天线单元包括第一介质板、第二介质板和第三介质板；所述第三介质板平行于反射板设置，且固定连接于反射板宽度方向的中部；

6、所述第一介质板和第二介质板互相垂直交叉连接，且固定连接于第三介质板背向反射板的一面，第一介质板和第二介质板均垂直于反射板且分别与反射板长度方向的中轴线呈±45°夹角设置；

7、第一介质板和第二介质板上印刷有馈电巴伦和天线辐射体；其中，所述馈电巴伦包括第一馈电巴伦和第二馈电巴伦，所述第一馈电巴伦印刷于第一介质板上，第二馈电巴伦印刷于第二介质板上；所述天线辐射体包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂，所述第一辐射臂和第二辐射臂对称分布于第一介质板上并且与第一馈电巴伦连接以组成第一个半波振子，所述第三辐射臂和第四辐射臂对称分布于第二介质板上并且与第二馈电巴伦连接以组成第二个半波振子；

8、第三介质板朝向反射板的一面设置有覆铜层，第三介质板背向反射板的一面印刷有两条馈电微带线和若干个接地微带线，所述两条馈电微带线分别与外部的馈电网络连接，所述若干个接地微带线分别通过贯穿于第三介质板上的金属化过孔与所述覆铜层相连接地；

9、所述两条馈电微带线分别与第一馈电巴伦和第二馈电巴伦电性连接，用于通过第一馈电巴伦和第二馈电巴伦向天线辐射体传输馈电信号；所述若干个接地微带线分别与第一馈电巴伦和第二馈电巴伦电性连接，用于将第一馈电巴伦和第二馈电巴伦接地。

10、进一步地，所述第一馈电巴伦包括印刷于第一介质板正面的第一矩形贴片和第二矩形贴片，以及印刷于第一介质板背面的第一微带线；

11、所述第一矩形贴片和第二矩形贴片对称分布于第一介质板正面的中轴线两侧且互相间隔一定距离，以在第一介质板正面的中轴线处形成一段垂直于反射板的第一缝隙传输线；所述第一微带线包括依次相连且宽度互不相同的第一段微带传输线、第二段微带传输线和第三段微带开路线，所述第二段微带传输线和第三段微带开路线的连接点与所述第一缝隙传输线交叉耦合，以形成第一耦合馈电点；

12、所述第一矩形贴片和第二矩形贴片分别与第三介质板上的一条接地微带线电性连接，以通过接地微带线与所述覆铜层相连接地；所述第一段微带传输线的末端与第三介质板上的其中一条馈电微带线电性连接，以接入外部馈电信号。

13、进一步地，所述第二馈电巴伦包括印刷于第二介质板正面的第三矩形贴片和第四矩形贴片，以及印刷于第二介质板背面的第二微带线；

14、所述第三矩形贴片和第四矩形贴片对称分布于第二介质板正面的中轴线两侧且互相间隔一定距离，以在第二介质板正面的中轴线处形成一段垂直于反射板的第二缝隙传输线；所述第二微带线包括依次相连且宽度互不相同的第四段微带传输线、第五段微带传输线和第六段微带开路线，所述第五段微带传输线和第六段微带开路线的连接点与所述第二缝隙传输线交叉耦合，以形成第二耦合馈电点；

15、所述第三矩形贴片和第四矩形贴片分别与第三介质板上的一条接地微带线电性连接，以通过接地微带线与所述覆铜层相连接地；所述第四段微带传输线的末端与第三介质板上的另一条馈电微带线电性连接，以接入外部馈电信号。

16、进一步地，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂均呈弧形；

17、其中，第一辐射臂和第二辐射臂印刷于第一介质板的正面，第一辐射臂的一端连接于第一矩形贴片远离反射板的一端，第二辐射臂的一端连接于第二矩形贴片远离反射板的一端，第一辐射臂和第二辐射臂的另一端分别向第一矩形贴片和第二矩形贴片的外侧伸展；

18、第三辐射臂和第四辐射臂印刷于第二介质板的正面，第三辐射臂的一端连接于第三矩形贴片远离反射板的一端，第四辐射臂的一端连接于第四矩形贴片远离反射板的一端，第三辐射臂和第四辐射臂的另一端分别向第三矩形贴片和第四矩形贴片的外侧伸展；

19、所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂的另一端均朝向靠近反射板的方向弧形弯折，使得天线辐射体整体呈伞状。

20、进一步地，所述第一介质板和第二介质板上还印刷有寄生带，所述寄生带设置于第一介质板和第二介质板上远离反射板一端的边缘中部；所述寄生带与天线辐射体平行设置，且与天线辐射体互不接触。

21、进一步地，所述第一介质板上设置有第一开口插接槽，所述第一开口插接槽沿第一介质板的中轴线设置，第一开口插接槽的开口位于第一介质板靠近反射板一端的边缘处，第一开口插接槽的槽体沿中轴线延伸至第一介质板的中部；

22、所述第二介质板上设置有第二开口插接槽，所述第二开口插接槽沿第二介质板的中轴线设置，第二开口插接槽的开口位于第二介质板远离反射板一端的边缘处，第二开口插接槽的槽体沿中轴线延伸至第二介质板的中部；

23、所述第一开口插接槽和第二开口插接槽互相匹配，使得第一介质板和第二介质板互相垂直交叉地插接为一体。

24、进一步地，所述寄生带包括第一寄生带、第二寄生带、第三寄生带和第四寄生带；

25、所述第一寄生带和第二寄生带分别印刷于第一介质板的正面和背面，且位于第一介质板远离反射板一端的边缘处；所述第一寄生带的中点位于第一介质板的中轴线上，所述第二寄生带设置于第一介质板的中轴线一侧；

26、所述第三寄生带和第四寄生带均印刷于第二介质板的正面，且位于第二介质板远离反射板一端的边缘处；所述第三寄生带和第四寄生带分别位于第二介质板的中轴线两侧，并且由所述第二开口插接槽隔开；

27、所述第一寄生带与第三寄生带相互接触连接，第二寄生带与第四寄生带互相接触连接，所述第一寄生带和第二寄生带通过第一介质板上的金属化过孔相连通，使得第一寄生带、第二寄生带、第三寄生带和第四寄生带连接为一体；

28、所述第一寄生带、第二寄生带、第三寄生带和第四寄生带均呈弧形，使得连接为一体的寄生带整体呈平行于天线辐射体的伞状。

29、进一步地，所述第一介质板和第二介质板靠近反射板一端的边缘处设有凸出的插接部，所述第三介质板和反射板上设有与插接部相匹配的插接槽，所述第一介质板和第二介质板通过插接部插入连接于插接槽内，以与第三介质板和反射板固定连接。

30、一种二单元天线阵列，包括相邻设置的第一全向天线单元和第二全向天线单元，所述第一全向天线单元和第二全向天线单元均为以上所述的宽带±45°双极化全向天线单元；

31、所述第一全向天线单元的反射板为第一反射板，所述第二全向天线单元的反射板为第二反射板；所述第一反射板和第二反射板的长度方向的中轴线位于同一直线上，并且，所述第一反射板的宽度方向与第二反射板的宽度方向互相垂直。

32、一种四单元天线阵列，包括沿同一直线依次相邻设置的第一全向天线单元、第二全向天线单元、第三全向天线单元和第四全向天线单元，所述第一全向天线单元、第二全向天线单元、第三全向天线单元和第四全向天线单元均为以上所述的宽带±45°双极化全向天线单元；

33、所述第一全向天线单元和第二全向天线单元共用同一块反射板，为第一反射板；所述第三全向天线单元和第四全向天线单元共用同一块反射板，为第二反射板；所述第一反射板和第二反射板的长度方向的中轴线位于同一直线上，并且，所述第一反射板的宽度方向与第二反射板的宽度方向互相垂直。

34、本发明提供的一种宽带±45°双极化全向天线单元及天线阵列，采用了不同于现有技术的新型交叉偶极子基本天线单元，利用加载寄生带的方法，实现了能够覆盖2g/3g/lte频段的59.4%的带宽。在此基础之上，进一步将两个全向天线单元采用相对旋转90°的方式放置，以形成二单元天线阵列，大大优化了天线的不圆度。还在二单元天线阵列的基础上将其扩展成四单元天线阵列，提高了天线的增益。与现有技术中的±45°双极化全向天线相比，本发明获得了更好的阻抗带宽，更小的天线尺寸，以及更优良的辐射性能。