基本信息
- 项目名称：
- 《超宽带双极化基站天线》
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着通信技术的不断发展，移动通信已经从初期的模拟通信走进LTE时代，历经2G通信的GSM和CDMA，3G通信的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，直到当前已开始布网的4G通信TD-LTE等，多通信制式共存已经是当前也必将是以后很长一段时间的现实，而当前的基站天线一般只覆盖一个频段或两个频段，直接的结果就是基站越来越多，通信塔上的天线也越来越多。
- 详细介绍：
- 1）辐射单元设计：天线辐射单元采用垂直分布的缝隙偶极子天线，每个偶极子天线设计成类领结天线结构，同时应用寄生缝隙技术，以实现宽频带。天线基板以FR4材质的PCB为主，也可以应用铜板冲压实现； （2）辐射单元馈电设计：辐射单元的馈电采用同轴线馈电方式，通过金属巴伦把天线辐射单元固定于反射板上。具体馈电方式是，对于单一极化的偶极子天线，同轴线缆的内导体焊接于缝隙的一边，外导体焊接于另一边，为了实现电流的平衡与非平衡转换，用中心频率四分之一波长金属导体的一端焊接于内导体焊接部位的缝隙处，另外一端固定于反射板，也就是实现巴伦的功能。同理，另外一个缝隙偶极子天线的馈电方式相同。 （3）天线阵列设计：移动通信基站天线都是线极化的阵列天线，主要包括反射板，馈电网络和辐射单元等。天线阵列就是应用上边所设计辐射单元按半个波长的距离分布于反射板上，用功分网络进行馈电，如果是电调天线或智能天线，还需要加入异相网络和偶和网络等。反射板的设计主要实现H面方向图角度的要求。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计的目的 ： 移动通信在信号传输过程中需要考虑空间环境对信号衰落的影响，瑞利衰落等环境因素直接影响着系统的覆盖范围，特别是在城郊等地方，为了增加覆盖范围，移动通信基站均应用辐射方向图成45度角的双极化天线以改善性能。为了获得优异的远距离覆盖性能，本基站天线采用垂直分布的两个偶极子缝隙天线实现双极化特性。 2.基本思路： 本基站天线主要实现功能是宽频带、双极化，并满足移动通信要求的电性能和环境性能等参数要求。 （3.创新点： 当前基站天线主要是单频单极化天线，单频双极化天线和双频双极化天线，具体实现形式是压铸偶极子天线辐射单元、微带天线单元和缝隙天线单元，总体而言压铸偶极子天线难以实现多频段覆盖，微带天线馈电复杂结构复杂，且超宽频双极化多应用两排辐射阵子，安装调试困难。 技术关键是类领结偶极子天线加缝隙寄生耦合，实现了宽频化，同时垂直的双偶极子排列实现了45度角双极化，以实现远距离覆盖。主要技术指标如下： 1）水平波瓣宽度：650和1200可选； 2）频率范围：700-2700MHz； 3）端口隔离度：≥28dB； 4）极化：±450； 5）电压驻波比：≤1.5； 6）前后辐射比：≥25dB； 7）端口阻抗：50 Ohm； 8）增益：根据要求设计。
科学性、先进性
- 此基站天线主要实现功能是宽频带、双极化,研究项目以缝隙偶极子天线为主要结构，结合巴伦、同轴馈电和天线的宽频带技术致力于研发700MHz-2700MHz的宽频双极化天线，以应用于当前2G和3G通信，以及后续的LTE等无线通信技术的室外覆盖系统。 现有的双极化天线一般由成阵列排列的多个天馈单元构成，每个天馈单元一般包括：两个对称振子按照十字形结构排列固定在接地板上，对称振子又分别由辐射臂和支撑板构成，对称振子上还要连接有用于馈电的带状线，等等。在现有的双极化天线的结构中，一般十字形结构排列的对称振子所占辐射面积较大，对称振子的辐射臂距离接地板的距离也较长，从而导致每个天馈单元的体积都比较大、频带比较窄，且结构复杂、生产成本高。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图纸 图片 录像 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本产品为高增益阵列基站天线，频率覆盖范围为700-2700MHz，所以可以应用于2G、3G和4G通信基站，对于智能天线，可以应用此辐射单元进行二次开发设计，加入校准网络实现波束赋形。 双极化天线带来的极化分集效应能够有效降低多径衰落，在城郊和人口密集的城区有着其它单极化天线所不具有的优异性能，城市化的发展为双极化天线的应用带来了更为广阔的前景。 近年来，宽频带、双极化和小型化天线日益受到人们的青睐。尤其在移动通信领域中，双极化天线更能有效解决多路径衰落的问题因而将会得到广泛应用。 2001年前后，国产移动基站天线厂商进入发展初期。经过5年的努力，国产厂商成功反转了国内市场。目前，国产移动基站天线已经成为了市场主流产品。
同类课题研究水平概述
- 近年来,双极化、宽频带、小型化天线日益受到人们的青睐。尤其在移动通信领域中,能有效解决很多路径衰落问题的双极化天线得到了广泛应用 。然而,大量的双极化天线的研究主要集中于单频段设计,鲜有对双频段乃至多频段的研究。现代移动通信系统已经包含880MHz～960MHz的GSM频段和1 710MHz～1 880MHz的DCS频段。不少文献已提出双频段和多频段的天线设计,但仅局限于单线极化或单圆极化设计。为了提高通信质量,降低成本,要求开发包含这两个频段的双极化天线,于是就提出了集合这两种设计的双频双极化天线。双频双极化天线本身的多性能带来了研究和设计的困难。一方面要求天线具有双频特性,且每个频带又要求宽带工作;另一方面天线要具有双线极化特性,而且要求具有较高的隔离度。因此,双频双极化天线虽然频带宽、性能好,但其发展缓慢,也很少有相关的文献报道。B. L indmark和TW. Chiou分别提出了两种不同形式的双频双极化微带天线,均实现了双频段、高隔离度和低交叉极化。但是这种天线馈电比较复
