板型宽带双极化偶极天线的制作方法

专利名称：板型宽带双极化偶极天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种板型宽带双极化偶极天线，其用于移动通信系统或无线通信系统 基站及转发器。
背景技术：
一般地，相对于具有如垂直偏振或水平偏振的具有单一极化的普通天线来说，双 极化天线通常具有两个倾斜角度偏振的天线，可以实现接收移动通信系统基站信号的双重 途经。这种双极化天线替代原有的空间分集接收天线，以用于防止降低通信质量的最大 原因之一即衰减现象引起的信号衰退。其中，双极化天线在接收部分分别装有水平偏振天线和垂直偏振天线，将各种信 号分离接收合成，即可减轻信号衰退。相比原有的空间分集接收天线，不仅提高了空间利用 度，而且可以将空间分集接收天线中的各不相同的两个天线合为一个天线，所以可以大幅 节省费用。图1是示出现有的双极化宽带偶极天线的平面图。参照图1，现有的宽带偶极天线100包括接地板101 ；安装在接地板101上的供 电电缆103和平衡转换电缆(Balun Cable) 104 ；与供电电缆103及平衡转换电缆104相连 的多个放射布线部121a、121b、121c、121d所形成的辐射体102 ；将与供电电缆103相连的 放射布线部和与平衡转换电缆104相连的放射布线部相连接的气桥123，蚀刻在辐射体102 另一面可增加带宽的宽带补偿垫125。供电电缆103和平衡转换电缆104穿过接地板101与辐射体102衔接，其外围面 与接地板101形成的焊接连接部159焊接后形成地线。平衡转换电缆104与供电电缆103 成双并形成平衡转换，气桥123是金属材质，其对供电电缆103和辐射体上形成的放射布线 部121a、121b、121c、121d形成电气连接。金属材质的气桥123在供电电缆103的芯线131和位于与供电电缆103的外皮相 连的放射布线部对角线方向的另外的放射布线部之间形成电气连接。为了防止气桥123和 供电电缆103外皮相连的放射布线部的直接连接，供电线路中存在一定高度以上的电介质 105。如上所述的现有的移动通信系统中所采用的偶极天线的情况下，其辐射元件主要 是金属体结构物，并蚀刻在平面电路板的一面，供电结构一般如气桥123形成三维结构。因此，现有的偶极天线结构，因供电结构需要气桥，使其形状复杂，导致加工性和 成本及操作性不好，而且只能在平面电路板的一个面上蚀刻辐射元件，形成一个偏振辐射， 所以在提高宽带特性上有一定的局限性问题。

发明内容
为了解决所述问题点，本发明目的在于提供一种板型宽带双极化偶极天线，其将
5偶极天线形成在辐射板的正面和背面，通过导孔同时供电于正面和背面的偶极天线，并通 过正面和背面的偶极天线形成天线辐射方向相互直交(垂直)的双重偏振辐射，从而简化 供电结构，并通过寄生元件改善宽带特性。为了达到所述目的，根据本发明的天线辐射板，包括第1芯线孔，用于插入并连 接传递第1供电信号的第1供电电缆的第1芯线(+)；第1接地导孔，用于贯通连接所述第 1供电电缆的第1地线(-)；第1平衡转换孔，用于插入并连接与所述第1供电电缆平行地 成对并起到平衡转换作用的第1平衡转换电缆；第2芯线孔，用于插入并连接传递第2供电 信号的第2供电电缆的第2芯线(+)；第2平衡转换孔，用于插入并连接与所述第2供电电 缆平行地成对并起到平衡转换作用的第2平衡转换电缆；以及，芯线平衡转换连接导孔，用 于贯通并连接所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆。另外，为了达到所述目的，根据本发明的天线辐射板中，在正反两面分别形成偶极 天线，并通过导孔同时向所述偶极天线提供供电信号。此时，为了扩展所述各个偶极天线的频带，在所述正反面各自形成有寄生元件。另外，为了达到所述目的，根据本发明的天线辐射板，包括正面部，其形成有辐射 第ι供电信号的正面偶极天线；背面部，其形成有辐射第2供电信号的背面偶极天线；供电 部，其将所述第2供电信号提供到所述背面偶极天线，并将所述第1供电信号贯通导孔(Via Hole)并提供到所述正面偶极天线；供电线路部，其从所述供电部将所述第1供电信号传递 到所述正面偶极天线，将所述第2供电信号传递至所述背面偶极天线。另外，所述供电部包括背面供电部，接收所述第1供电信号的正面供电部和接收 所述第2供电信号；第1芯线孔，用于接收所述第1供电信号的第1供电电缆的第1芯线 (+)从所述背面供电部贯通连接；第1接地导孔，用于所述第1供电电缆的第1地线(_)从 所述背面供电部贯通连接；第1平衡转换孔，用于与所述第1供电电缆成双并起到平衡转换 作用的第1平衡转换电缆插入连接；第2芯线孔，用于所述第2供电电缆的第2芯线(+)插 入连接；第2平衡转换孔，用于与所述第2供电电缆成双并起到平衡转换作用的第2平衡转 换电缆插入连接；以及，芯线平衡转换连接导孔，用于所述第2芯线(+)和所述第2平衡转 换电缆贯通连接所述正面供电部和所述背面供电部。另外，所述芯线平衡转换连接导孔和所述第2平衡转换孔通过布线部相连接，所 述第2供电信号从所述背面供电部的所述第2芯线孔贯通至所述正面供电部的所述第2芯 线孔，再通过所述布线部传递给所述芯线平衡转换连接导孔，然后从所述正面供电部的所 述芯线平衡转换连接导孔贯通并传递至所述背面供电部的所述芯线平衡转换连接导孔。另外，所述正面供电部中，所述第1芯线孔和所述第1平衡转换孔通过第1印刷电 路布线相连接。从所述背面供电部贯通所述第1芯线孔并传递至所述正面供电部所述第一 芯线孔的所述第1供电信号，通过所述第1印刷电路布线传递至所述第1平衡转换孔。另外，将寄生原件各自形成在所述正面部和所述背面部，用于扩展所述正面偶极 天线和所述背面偶极天线的频带。还有，所述正面偶极天线辐射+45°的偏振，所述背面偶极天线辐射-45°的偏 振。另一方面，为了达到所述目的，根据本发明的板型双极化偶极天线，包括第1供 电电缆，用于传递第1供电信号；第1平衡转换电缆，用于与所述第1供电电缆成双并起到平衡转换作用；第2供电电缆，用于传递所述第2供电信号；第2平衡转换电缆，用于与所述 第2供电电缆成双并起到平衡转换作用；支撑部件，用于支撑固定所述第1供电电缆、第1 平衡转换电缆、第2供电电缆、第2平衡转换电缆；以及，辐射板，用于连接插入所述第1供 电电缆、所述第1平衡转换电缆、所述第2供电电缆、所述第2平衡转换电缆，正面部和背面 部分别形成有偶极天线，通过所述正面部形成的偶极天线将所述第1供电信号以第1偏振 辐射的同时通过所述背面部形成的偶极天线将所述第2供电信号以与所述第1偏振垂直的 第2偏振辐射。另外，所述辐射板包括从所述第1供电电缆向所述正面部提供所述第1供电信 号，从所述第2供电电缆向所述背面部提供所述第2供电信号的供电部；以及，从所述供电 部将所述第1供电信号传递到形成在所述正面部的偶极天线，将所述第2供电信号传递到 形成在所述背面部偶极天线的供电线路部。另外，所述供电部包括第1芯线孔，用于插入连接所述第1供电电缆之第1芯线 (+)；第1接地导孔，用于贯通连接所述第1供电电缆的第1地线(-)；第1平衡转换孔，用 于插入连接与所述第1供电电缆成双并起到平衡转换作用的第1平衡转换电缆；第2芯线 孔，用于插入连接所述第2供电电缆的第2芯线(+)；第2平衡转换孔，用于插入连接与所 述第2供电电缆成双并起到平衡转换作用的第2平衡转换电缆；以及，芯线平衡转换连接导 孔，用于将所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆贯通连接至所述正面部和所述背面 部。另外，在所述辐射板的所述正面部中，所述第1芯线孔和所述第1平衡转换孔由第 1印刷电路布线相连接，所述第2芯线孔和所述芯线平衡转换连接导孔通过布线相连接；在 所述辐射板的所述背面部中，所述芯线平衡转换连接导孔和所述第2平衡转换孔通过第2 印刷电路布线相连接。另外，在所述正面部中，所述第1供电信号通过所述第1印刷电路布线从所述第1 芯线孔传递至第1平衡转换孔，再经由所述供电线路部由所述第1平衡转换孔传递至形成 在所述正面部的偶极天线。另外，在所述背面部中，所述第2供电信号从所述第2芯线孔贯通并传递至所述正 面部的所述第2芯线孔，通过所述连接布线从所述正面部的所述第2芯线孔传递至所述正 面部的所述芯线平衡转换连接导孔，从所述正面部的所述芯线平衡转换连接导孔贯通并传 递至所述背面部的芯线平衡转换连接导孔，通过所述第2印刷电路布线从所述芯线平衡转 换连接导孔传递至第2平衡转换孔，经由所述供电线路部从所述第2平衡转换孔传递至形 成于所述背面部的偶极天线。还有，所述辐射板的正面部和背面部各自形成有寄生元件，以扩展形成在所述正 面部和所述背面部的偶极天线的频带。根据本发明，可以通过辐射板正反面的偶极天线，辐射出辐射方向相互直交(垂 直)的双重偏振，并通过导孔同时向两面的偶极天线供电，从而简化了偶极天线的供电结 构。另外，由于通过导孔同时供电于辐射板正反两面的偶极天线，所以不需要使用复 杂的三维气桥结构。还有，可以通过辐射板的寄生元件提高辐射信号的宽带特性。


图1为示出现有的双极化宽带偶极天线的平面图；图2为示出根据本发明实施例的天线辐射板结构的平面图；图3为示出根据本发明实施例的天线辐射板的正面部结构和供电结构的示意图；图4为示出根据本发明实施例的天线辐射板的背面部结构和供电结构的示意图；图5为示出根据本发明实施例的天线辐射板的正面部工作的原理图；图6为示出根据本发明实施例的天线辐射板的背面部工作的原理图；图7为示出根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线的结构图；图8为示出根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线阵列的示意图；以及图9为示出根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线VSWR测试结果的曲线 图。<图片主要部分的符号说明>100 现有的宽带偶极天线102 辐射体104:平衡转换电缆125:宽带补偿板210 正面部220、260:供电部240、242 正面偶极天线290:寄生元件312 第1接地导孔316 第2芯线孔320 芯线平衡转换连接导孔324 连接布线420:第2印刷电路布线440:第3圆形电路布线710 辐射板722:第1平衡转换电缆732:第2平衡转换电缆750 反射板
具体实施例方式关于本发明的目的、技术构成及相应的作用效果的详细情况，根据本发明说明书 所附图片的下述详细说明，会有更加清晰的理解。以下，将参照所附图片，详细说明根据本 发明的实施例。图2是示出根据本发明实施例天线辐射板结构的平面图。参照图2，根据本发明实施例的天线辐射板200包括正面部210和背面部250。正 面部210和背面部250分别包括供电部220、260和平行供电线路部230、270、偶极电线240、
101 接地板 103 供电电缆 123 气桥 200 天线辐射板 250 背面部
230,270 平行供电线路部 280、282 背面偶极天线 310 第1芯线孔 314 第1平衡转换孔 318:第2平衡转换孔 322 第1印刷电路布线 326 第1圆形电路布线 430 第2圆形电路布线 700 板型双极化偶极天线 720:第1供电电缆 730 第2供电电缆 740 支撑部
8242,280,282及寄生元件290。供电部220、260从外部供电电缆接收⑴电流和㈠电流的供电信号，供电部包 括接收第1供电信号的正面供电部220和接收第2供电信号的背面供电部260。图2和图4中标记的背面部250是正面部210以正面供电部220为基准，向上旋 转180°而成。正面供电部220和背面供电部260会通过图3及图4进行更详细的说明。为了从 供电电缆同时向正面部210和背面部250供电，形成正面供电部220和背面供电部260共 享的导孔(Via Hole)。并且，第1和第2供电电缆连接在背面供电部260，第2供电电缆向 背面供电部260提供第2供电信号，从背面供电部260通过导孔将第1供电信号传递至正 面供电部。因此，正面供电部220和背面供电部260接收第1供电信号和第2供电信号，通过 平行供电线路部230、270同时供电至偶极天线240、242、280、282。在此，供电电缆包括向正面供电部220传递第1供电信号的第1供电电缆和向背 面供电部260传递第2供电信号的第2供电电缆。第1供电电缆和第2供电电缆为了传递 电力和信号，比如，可实现为同轴电缆，可由起信号线作用的内部导体(芯线)和起接地线 作用的外部导体构成。另外，与第1供电电缆平行成双的第1平衡转换电缆和与第2供电电缆平行成双 的第2平衡转换电缆插入连接于背面供电部260，以下图7中将予以重点说明。此时，第1 平衡转换电缆和第2平衡转换电缆会对第1供电电缆和第2供电电缆起到平衡转换作用。 在此，平衡转换(BALUN :Balance/Unbalance)的作用是调整第1供电电缆和第2供电电缆 的(+)供电信号和(_)供电线号的差异，以形成共振，这在天线领域是公知的技术。平行供电线路部230、270把从供电部220、260传递的供电信号传递给偶极天线 240、242、280、282。另外，平行供电线路部230,270具有功能可将供电部220,260的阻抗 转换为偶极天线240、242、280、282的阻抗，因此也可将其称之为阻抗转换部。偶极天线240、242、280、282可将从供电部220、260通过平行供电线路部230、270 传递的供电信号辐射至自由空间。此时，偶极天线240、242、280、282包括形成在正面部210的正面偶极天线240、 242和形成在背面部250的背面偶极天线280、282。在此，正面偶极天线240、242包括用于辐射第1供电信号的正面第1偶极天线 240和正面第2偶极天线242。背面偶极天线280、282包括用于辐射第2供电信号的背面 第3偶极天线280和背面第4偶极天线282 ；另外，平行供电线路部230、270包括从正面供电部220将第1供电信号传递至正 面偶极天线240、242的正面平行供电线路部230和从背面供电部260将第2供电信号传递 至背面偶极天线280、282的背面平行供电线路部270。在此，正面平行供电线路部230包括从正面供电部220将第1供电信号传递至正 面第1偶极天线240的第1正面平行供电线路部230a和传递给正面第2偶极天线242的 第2正面平行供电线路部230b。另外，背面平行供电线路部270包括从背面供电部260将 第2供电信号传递至背面第3偶极天线280的第3背面平行供电线路部270a和传递至背 面第4偶极天线282的第4背面平行供电线路部270b。
还有，正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242、背面第3偶极天线280、背 面第4偶极天线282具有1/2波长(λ )的长度，并且距离供电部220、260有1/4波长(λ )。 因此，正面平行供电线路部230和背面平行供电线路部270具有1/4波长(λ )。在如上所述的天线辐射板200中，其背面供电部260连接有第1供电电缆、第2供 电电缆、第1平衡转换电缆、第2平衡转换电缆。在第2供电电缆的第2供电信号传递至背 面供电部260的同时，第1供电电缆的第1供电信号从背面供电部260贯通导孔同时传递 至正面供电部220。接着，第1供电信号从正面供电部220通过正面平行供电线路部230传至正面偶 极天线240、242。第2供电信号从背面供电部260通过背面平行供电线路部270同时传递 至背面偶极天线280、282。从而，正面偶极天线240、242将第1供电信号以+45°偏振辐射，并且与此同时背 面偶极天线280、282将第2供电信号以-45°偏振辐射，即天线辐射板200通过正面部210 和背面部250辐射相互直交(垂直)的双重偏振。图3为示出根据本发明实施例的天线辐射板的正面部结构和供电结构的示意图。参照图3，正面部210包括从外部接收第1供电信号的正面供电部220 ；从正面供 电部220将第1供电信号传递至正面偶极天线240、242的正面平行供电线路部230 ；将第1 供电线信号辐射至空间的正面偶极天线240、242 ；以及，用于扩展正面偶极天线240、242频 带的寄生元件290a、290b。在此，正面供电部220包括第1供电电缆的第1芯线⑴从背面供电部260贯通 连接的第1芯线孔310 ；第1供电电缆的第1地线㈠从背面供电部260贯通连接的第1接 地导孔312 ；与第1供电电缆成双以起到平衡转换作用的第1平衡转换电缆插入连接的第1 平衡转换孔314 ；第2供电电缆的第2芯线⑴插入连接的第2芯线孔316 ；与第2供电电 缆成双以起到平衡转换作用的第2平衡转换电缆插入连接的第2平衡转换孔318 ；以及，用 于将第2芯线(+)和第2平衡转换电缆贯通连接正面供电部220和背面供电部260的芯线 平衡转换连接导孔320。另外，第1芯线孔310和第1平衡转换孔314通过第1印刷电路布线322连接；第 2芯线孔316和芯线平衡转换连接导孔320通过连接布线324连接。正面偶极天线240、242包括将第1供电信号辐射为+45°偏振的正面第1偶极 天线240和正面第2偶极天线242。在此，正面第1偶极天线240位于距离正面供电部220 上方1/4波长(λ )处，并且正面第2偶极天线242位于距离正面供电部220下方1/4波长 (λ)处。另外，在正面平行供电线路部230中，平行地形成有两个供电线路，所述供电电路 用于从正面供电部220将(+)电流和(-)电流传递至正面偶极天线240、242。此时，正面平行供电线路部230将正面供电部220和正面偶极天线240、242间的 阻抗进行匹配。即，正面供电部220的阻抗和正面偶极天线240、242的阻抗虽然有些差异， 但第1供电信号从正面供电部220经由正面平行供电线路部230传递至正面偶极天线240、 242，正面平行供电线路部230将正面供电部220的阻抗变换为正面偶极天线240、242的阻 抗。另外，第1供电电缆的第1芯线(+)插入连接至背面供电部260的第1芯线孔310，并贯通第1芯线孔310，从正面供电部220的第1芯线孔310穿出。此时，第1地线(_)连 接至背面供电部260的第1接地导孔312。在此，第1接地导孔312包括3个孔，但以按照 设计者的意图适当形成一个以上的孔。另外，第1供电电缆的⑴电流可以传递至第1芯线孔310，(-)电流可以传递至 第1接地导孔312。由此，在正面部210中，第1芯线孔310的⑴电流通过第1印刷电路布线322和 第1平衡转换孔314传递至正面平行供电线路部230a、230b，同时第1接地导孔312中的 (-)电流也传递到正面平行供电线路部230a、230b，接收的供电信号通过正面平行供电线 路部230a、230b同时传递至正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242。另外，在图3的正面部210中，用圆形包围第2平衡转换孔318的第1圆形电路布 线326按一定间距与第2正面平行供电线路部230b相离。另外，在正面第1偶极天线240中，接收⑴电流的天线构成部件240a和接收㈠ 电流的天线构成部件240b左右对称；在正面第2偶极天线242中，接收(+)电流的天线构 成部件242a和接收(-)电流的天线构成部件242b也左右对称。相反，正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242以正面供电部220为基准 上下对称。另外，在正面部210中，正面寄生元件290a、290b与正面第1偶极天线240及正面 第2偶极天线242平行排列，并且感应与正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242 电流方向相同的电流，从而起到扩展正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242频率 带宽的作用。在如前所述的正面部210的情况下，第1供电电缆的第1芯线(+)插入连接至背 面供电部260的第1芯线孔310，并贯通第1芯线孔310从而连接到正面供电部220的第 1芯线孔310。由此，(+)电流从正面供电部220的第1芯线孔310通过第1印刷电路布线 322传递至第1平衡转换孔314，传至第1平衡转换孔314的(+)电流通过正面平行供电线 路部230a、230b传到正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242。与此同时，在正面部210中，第1供电电缆的第1地线㈠连接至背面供电部260 的第1接地导孔312，第1地线(-)贯通第1接地导孔312连接到正面供电部220的第1接 地导孔312。由此，(_)电流从正面供电部220的第1接地导孔312通过正面平行供电线路 部230a、230b传到正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242。从而，正面第1偶极天线240和正面第2偶极天线242将第1供电信号以+45°的 偏振辐射至自由空间。图4为示出根据本发明实施例的天线辐射板的背面部结构和供电结构的示意图。参照图4，根据本发明实施例的背面部250包括从外部接收第2供电信号的背面 供电部260 ；从背面供电部260将第2供电信号传递给背面偶极天线280、282的背面平行 供电线路部270 ；将从背面平行供电线路部270接收的第2供电线信号辐射至自由空间的 背面偶极天线280、282 ；以及，用于使第2供电信号宽带化的寄生元件290c、290d。在此，背面供电部260包括用于插入第2供电电缆的第2芯线⑴的第2芯线孔 316 ；用于插入连接与第2供电电缆成双设置并起到平衡转换作用之第2平衡转换电缆的第 2平衡转换孔318 ；芯线平衡转换连接导孔320，用于连接插在第2芯线孔316的第2芯线⑴和第2平衡转换电缆；插入第1供电电缆的第1芯线⑴的第1芯线孔310 ；连接第1 供电电缆第1地线(_)的第1接地导孔312 ；以及，第1平衡转换孔314，用于插入连接与第 1供电电缆成双设置并起到平衡转换作用的第1平衡转换电缆。此时，第2平衡转换孔318和芯线平衡转换连接导孔320通过第2印刷电路布线 420连接；第2芯线孔316和第2供电电缆的第2接地线(-)接触的部分以一定间距相离。另外，背面偶极天线280、282包括将第2供电信号以_45°偏振辐射的背面第1 偶极天线280和背面第2偶极天线282。在此，背面第1偶极天线280位于距离背面供电部 260左侧1/4波长(λ )处，背面第2偶极天线282位于距离背面供电部260右侧1/4波长 (λ)处。另外，背面平行供电线路部270平行排列有两个供电线路，用于从背面供电部260 将(+)电流和(_)电流传递给背面偶极天线280、282。并且，背面平行供电线路部270将背面供电部260和背面偶极天线280、282间的 阻抗进行匹配。即，背面供电部260的阻抗和背面偶极天线280、282的阻抗虽然有些差异， 但第2供电信号从背面供电部260经由背面平行供电线路部270传递到背面偶极天线280、 282，并且背面平行供电线路部270将背面供电部260的阻抗变换为背面偶极天线280、282 的阻抗。另一方面，第2供电电缆的第2芯线(+)插入连接至背面供电部260的第2芯线 孔316，第2地线(-)与第2芯线孔316相隔一定间距，并接触与背面平行供电线路部270 相连接的部位。由此，⑴电流从第2供电电缆传递至第2芯线孔316，㈠电流传递至与 背面平行供电线路部270连接的部位。由此，在背面部250中，第2芯线孔316的(+)电流通过正面供电部220的连接布 线324和芯线平衡转换连接导孔320，背面供电部260的第2印刷电路布线420及第2平 衡转换孔318传递至背面平行供电线路部270a、270b，并且通过背面平行供电线路部270a、 270b同时传递给背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282。从而，背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282将第2供电信号以_45°偏 振辐射至自由空间。另一方面，在图4的背面部250中，用圆形包围第1平衡转换孔314的第2圆形电 路布线430按一定间距与第1背面平行供电线路270a隔开。另外，一个以上第一接地导孔 312圆形包围的第3圆形电路布线440与第2背面平行供电线路部270b以一定间距相隔， 所述第一接地导孔312与第1芯线孔310以一定距离相隔。另外，在背面第3偶极天线280中，接收(+)电流的天线构成部件280a和接收(-) 电流的天线构成部件280b上下对称；在背面第4偶极天线282中，接收(+)电流的天线构 成部件282a和接收(-)电流的天线构成部件282b也是上下对称。相反，背面第1偶极天线280和背面第2偶极天线282以背面供电部260为基准 左右对称。另外，在背面部250中，背面寄生元件290c、290d与背面第3偶极天线280和背面 第4偶极天线282平行排列，并且感应与背面第3偶极天线280及背面第4偶极天线282 电流方向相同的电流，依靠感应的电流起到扩展背面第3偶极天线280及背面第4偶极天 线282频率带宽的作用。
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在如前述构成的背面部250中，随着第2供电电缆的第2芯线(+)插入连接到第2 芯线孔316，(+)电流从第2芯线孔316穿过，并传递至正面供电部220的第2芯线孔316， 再从正面供电部220的第2芯线孔316通过连接布线324传递到芯线平衡转换连接导孔 320。从正面供电部220的芯线平衡转换连接导孔320贯通，并传递至背面供电部260的芯 线平衡转换连接导孔320，再从背面供电部260的芯线平衡转换连接导孔320通过第2印刷 电路布线420传递至第2平衡转换孔318。第2平衡转换孔318接收的(+)电流通过背面 平行供电线路部270a、270b分别传递至背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282。与此同时，(-)电流从第2供电电缆的第2地线㈠通过背面平行供电线路部 270a、270b传递至背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282。从而，背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282将第2供电信号以-45 °的 偏振辐射至自由空间。图5为示出根据本发明实施例的天线辐射板正面部工作的原理图。参照图5，根据本发明的天线辐射板200的正面部210中，第1供电电缆的第1芯 线⑴从背面供电部260的第1芯线孔310贯通，连接至正面供电部220的第1芯线孔310。 因此，(+)电流从正面供电部220的第1芯线孔310通过第1印刷电路布线322传递至第 1平衡转换孔314，并且从第1平衡转换孔314通过正面平行供电线路部230传递到正面第 1偶极天线240和正面第2偶极天线242。因此，(+)电流具有电流方向如从正面供电部 220的第1平衡转换孔314通过正面平行供电线路230流向偶极天线240、242。与此同时，第1供电电缆的第1地线(_)贯通背面供电部260的第1接地导孔312， 并连接至正面供电部220的第1接地导孔312，(-)电流从正面供电部220的第1接地导孔 312通过正面平行供电线路部230传递至正面偶极天线240、242。因此，具有电流方向如 从正面偶极天线240、242通过正面平行供电线路部230传到第1接地导孔312。另一方面，正面平行供电线路部230连接在正面偶极天线240、242的中间部分。由此，(+)电流从正面平行供电线路部230流向正面偶极天线240、242的中央，(-) 电流从正面偶极天线240、242的中央流向正面平行供电线路部230。因此，正面偶极天线 240,242如图5所示，具有从右向左的电流方向。此时，在正面部210中，与正面偶极天线240、242平行地形成有与正面偶极天线 240,242相隔一定间距的寄生元件290a、290b。从而，在与正面偶极天线240、242平行形成的正面寄生元件290a、290b中，也感应 与正面偶极天线240、242电流方向相同的从右向左的电流。在此，由感应至正面寄生元件 290a、290b的电流，扩展正面偶极天线240、242的频率带宽。图6为示出根据本发明实施例的天线辐射板的背面部工作的原理图。参照图6，在根据本发明的天线辐射板200的背面部250中，第2供电电缆的第2 芯线(+)从背面供电部260的第2芯线孔316贯通，并连接至正面供电部220的第2芯线 孔316，再从正面供电部220的第2芯线孔316通过连接布线324传递至芯线平衡转换连接 导孔320，然后贯通正面部220的芯线平衡转换连接导孔320传递至背面供电部260的芯线 平衡转换连接导孔320，再从背面供电部260的芯线平衡转换连接导孔320通过第2印刷电 路布线420传递至第2平衡转换孔318，传递至第2平衡转换孔318的(+)电流再通过背面 平行供电线路部270a、270b分别传递至背面第3偶极天线280和背面第4偶极天线282。
从而，在背面部250中，(+)电流的电流方向如从背面供电部260的第2平衡转 换孔318通过背面平行供电线路部270流向背面偶极天线280、282。与此同时，㈠电流从第2供电电缆的第2地线㈠通过背面平行供电线路部270 传递至背面偶极天线280、282。因此，具有电流方向如从背面偶极天线280、282通过背面 平行供电线路部270进入第2芯线孔316。另一方面，背面平行供电线路部270连接在背面偶极天线280、282的中间部分。由此，⑴电流从背面平行供电线路部270流向背面偶极天线280、282的中间，然 后，(_)电流从背面偶极天线280、282的中间传递至背面平行供电线路部270。所以，背面 偶极天线280、282如图6所示，具有由下至上的电流方向。此时，在背面部210中，平行地形成有寄生原件290c、290d，所述寄生原件290c、 290d与背面偶极天线280、282相隔一定间距。从而，在与背面偶极天线280、282平行形成的背面寄生元件290c、290d中感应与 背面偶极天线280、282电流方向相同的从下至上的电流。在此，由感应至背面寄生元件 290c、290d的电流，可以扩展背面偶极天线280、282的频率带宽。图7为示出根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线的结构图。参照图7，根据本发明的板型宽带双极化偶极天线700包括辐射板710 ；第1供电 电缆720 ；第1平衡转换电缆722 ；第2供电电缆730 ；第2平衡转换电缆732 ；支撑部740 ； 以及，反射板(Ground Board) 750。如通过图2及图4所示地，辐射板710包括正面部210和背面部250，图7中示出 了辐射板710的正面部210。在此，正面部210的构成已经通过图2、图3进行过说明，所以 在此说明予以省略。如图7所示，正面供电部220包括第1供电电缆720的第1芯线⑴从背面供电 部260插入连接并贯通正面供电部220的第1芯线孔310 ；第1供电电缆720的第1地线 (-)连接到背面供电部260并从背面供电部260贯通正面供电部220的第1接地导孔312 ； 第1平衡转换孔314，用于插入连接与第1供电电缆720成双并起到平衡转换作用的第1平 衡转换电缆722 ；第2芯线孔316，用于插入连接第2供电电缆730的第2芯线(+)；第2平 衡转换孔318，用于插入连接与第2供电电缆730成双并起到平衡转换作用的第2平衡转 换电缆732 ；以及，芯线平衡转换连接导孔320，用于贯通连接第2供电电缆730的第2芯线 (+)和第2平衡转换电缆732。在图7中，第1供电电缆720将通过第1芯线⑴从外部接收的⑴电流的第1 供电信号传递至第1芯线孔310。第1平衡转换电缆722与第1供电电缆720成对并起到平衡转换作用，并且插入 连接至第1平衡转换孔314。第2供电电缆730将通过第2芯线⑴从外部接收的⑴电流的第2供电信号传 递至第2芯线孔316。第2平衡转换电缆732与第2供电电缆730成对并起到平衡转换作用，并且插入 连接至第2平衡转换孔318。在芯线平衡转换连接导孔320中，当插入背面供电部260第2芯线孔316的第2供 电电缆730的第2芯线(+)贯通背面供电部260的第2芯线孔316并与正面供电部220的
14第2芯线孔316连接时，正面供电部220的第2芯线孔316通过连接布线324连接，同时通 过背面供电部260的第2印刷电路布线420连接至背面供电部260的第2平衡转换孔318， 即是连接第2供电电缆730的第2芯线⑴和第2平衡转换电缆732的导孔(ViaHole)。此时，在正面供电部220中，第1芯线孔310和第1平衡转换孔314通过第1印刷 电路布线322连接。另外，第1供电电缆720和第1平衡转换电缆722、第2供电电缆730和第2平衡 转换电缆732是通过与支撑部740焊接等方式固定并支撑的。偶极结构天线，因其对称的结构，在以同轴线路供电的情况下，因需调节(+)供电 信号和(_)供电信号阻抗的均衡，必须要有平衡转换这一附加结构。由此，第1供电电缆 720和第1平衡转换电缆722、第2供电电缆730和第2平衡转换电缆732需要焊接并固定 于金属材质的支撑部740，并维持平衡并起到接地作用，以形成平衡转换结构。在此，第1供 电电缆720和第2供电电缆730可以分别通过同轴电缆形成。支撑部740将与辐射板710连接的第1供电电缆720和第1平衡转换电缆722、 第2供电电缆730及第2平衡转换电缆732以焊接方式固定后，可以用例如螺丝_螺母等 的结构，稳固安装至具有导电性材质的反射板750。将第1供电电缆720和第1平衡转换电缆722相互平行地、并且将第2供电电缆 730和第2平衡转换电缆732也相互平行地固定至支撑部740。另一方面，根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线700，如图8所示，可以 设计为导电性材质的反射板750中的多个天线阵列。图8是示出本发明实施例表示板型宽 带双极化偶极天线阵列的示意图。图9为示出根据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线VSWR测试结果的曲线 图。参照图9，依据本发明的板型宽带双极化偶极天线700为印刷板型，且正面和背面 形成有偶极天线，由测试电压驻波比(VSWR voltage standing wave ratio)的结果表明， 可以利用1. 2GHz到3GHz的宽带。从而，依据本发明实施例的板型宽带双极化偶极天线700拥有包括1，750 1，860MHz 的 PCS 频带、1，850 1，960MHz 的 USPCS 频带、1，710 1，800MHz 的 GSM 频带、 1，920 2，170MHz 的 WCDMA 频带、2，300 2，690MHz 的 Wibro 频带、包括 2，400 2，500MHz 的WiMAX带宽的约1，750 2，600MHz的宽带频率。如上所述，根据本发明通过以下方法可实现简化供电结构、通过寄生元件提高宽 带特性的板型宽带双极化偶极天线辐射板的正面和背面都形成有偶极天线，通过导孔 (ViaHole)同时向正面和背面的偶极天线供电，通过正面和背面的偶极天线辐射方向相互 直交(垂直)的双重偏振。本发明所属技术领域的技术人员，可以在不变更本发明的技术思想和必要特征的 情况下以其他具体形态实现本发明。所以，应该理解以上叙述的实施例在所有方面都只是 举例，而不是限定。本发明的范围比起所述详细说明，应该以权利要求书所体现，权利要求 的含义及范围还有从此等同概念导出的所有变更或变形形态都包括于本发明的范围。本发明可以应用于移动通信系统的基站天线，也可应用在发射和接收无线信号的 双极化偶极天线。另外，也可以适用于具有偶极天线的发射方向相互直交的双极化天线装置中。
权利要求
一种天线辐射板，包括第1芯线孔，用于插入并连接传递第1供电信号的第1供电电缆的第1芯线(+)；第1接地导孔，用于贯通连接所述第1供电电缆的第1地线( )；第1平衡转换孔，用于插入并连接与所述第1供电电缆平行地成对设置并起到平衡转换作用的第1平衡转换电缆；第2芯线孔，用于插入并连接传递第2供电信号的第2供电电缆的第2芯线(+)；第2平衡转换孔，用于插入并连接与所述第2供电电缆平行地成对设置并起到平衡转换作用的第2平衡转换电缆；以及芯线平衡转换连接导孔，用于贯通并连接所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆。
2.一种天线辐射板，其特征在于在正面和背面形成有各自的偶极天线，在所述各个偶极天线中通过导孔(Via Hole)同 时提供供电信号。
3.根据权利要求2所述的天线辐射板，其特征在于用于将扩展所述各个偶极天线频带的寄生元件分别形成在所述正面和背面。
4.一种天线辐射板，包括正面部，其形成有辐射第1供电信号的正面偶极天线； 背面部，其形成有辐射第2供电信号的背面偶极天线；供电部，其将所述第1供电信号提供到所述正面部，并将所述第2供电信号通过导孔 (Via Hole)提供到所述背面部；供电线路部，其从所述供电部将所述第1供电信号传递到所述正面偶极天线，将所述 第2供电信号传递至所述背面偶极天线。
5.根据权利要求4所述的天线辐射板，其特征在于，所述供电部包括 正面供电部，接收所述第1供电信号；背面供电部，接收所述第2供电信号；第1芯线孔，用于从所述背面供电部贯通连接接收所述第1供电信号的第1供电电缆 的第1芯线⑴；第1接地导孔，用于从所述背面供电部贯通连接所述第1供电电缆的第1地线(_)； 第1平衡转换孔，用于与所述第1供电电缆成双并起到平衡转换作用的第1平衡转换 电缆插入连接；第2芯线孔，用于所述第2供电电缆的第2芯线(+)插入连接； 第2平衡转换孔，用于与所述第2供电电缆成双并起到平衡转换作用的第2平衡转换 电缆插入连接；以及芯线平衡转换连接导孔，用于所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆贯通连接所 述正面供电部和所述背面供电部。
6.根据权利要求5所述的天线辐射板，其特征在于所述芯线平衡转换连接导孔和所述第2平衡转换孔通过连接布线连接； 所述第2供电信号通过所述连接布线传递到所述芯线平衡转换连接导孔； 所述第2供电信号从所述背面供电部的所述第2芯线孔贯通并引到所述正面供电部的 所述第2芯线孔；从所述正面供电部的所述芯线平衡转换连接导孔贯通并传递至所述背面供电部的所 述芯线平衡转换连接导孔。
7.根据权利要求5所述的天线辐射板，其特征在于在所述正面供电部中，所述第1芯线孔和所述第1平衡转换孔通过第1印刷电路布线 连接；所述第1供电信号通过所述第1印刷电路布线传递至所述第1平衡转换孔，所述第一 供电信号从所述背面供电部贯通所述第1芯线孔并传递至所述正面供电部。
8.根据权利要求4所述的天线辐射板，其特征在于在所述正面部和所述背面部分别形成有寄生元件，用于扩展所述正面偶极天线和所述 背面偶极天线频带。
9.根据权利要求4所述的天线辐射板，其特征在于 所述正面偶极天线按+45°偏振辐射；所述背面偶极天线按-45°偏振辐射。
10.一种板型双极化偶极天线，包括 第1供电电缆，用于传递第1供电信号；第1平衡转换电缆，用于与所述第1供电电缆成双设置并起到平衡转换作用； 第2供电电缆，用于传递所述第1供电信号和第2供电信号； 第2平衡转换电缆，用于与所述第2供电电缆成双设置并起到平衡转换作用； 支撑部件，用于支撑固定所述第1供电电缆、第1平衡转换电缆、第2供电电缆、第2平 衡转换电缆；以及辐射板，用于连接插入所述第1供电电缆、所述第1平衡转换电缆、所述第2供电电缆、 所述第2平衡转换电缆，正面部和背面部各自形成有偶极天线，通过所述正面部形成的偶 极天线将所述第1供电信号在第1偏振辐射的同时通过在所述背面部形成的偶极天线将所 述第2供电信号以与所述第1偏振垂直的第2偏振进行辐射。
11.根据权利要求10所述的板型双极化偶极天线，其特征在于，所述辐射板包括从所述第1供电电缆向所述正面部提供所述第1供电信号、从所述第2供电电缆向所 述背面部提供所述第2供电信号的供电部；以及从所述供电部将所述第1供电信号传递到形成在所述正面部的偶极天线、将所述第2 供电信号传递到形成在所述背面部偶极天线的供电线路部。
12.根据权利要求11所述的板型双极化偶极天线，其特征在于，所述供电部包括 第1芯线孔，用于插入连接所述第1供电电缆之第1芯线(+)；第1接地导孔，用于贯通连接所述第1供电电缆的第1地线(_)； 第1平衡转换孔，用于插入连接与所述第1供电电缆成双并起到平衡转换作用的第1 平衡转换电缆；第2芯线孔，用于插入连接所述第2供电电缆的第2芯线(+)； 第2平衡转换孔，用于插入连接与所述第2供电电缆成双设置并起到平衡转换作用的 第2平衡转换电缆；以及芯线平衡转换连接导孔，用于将所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆贯通连接 至所述正面部和所述背面部。
13.根据权利要求12所述的板型双极化偶极天线，其特征在于在所述辐射板的所述正面部中，所述第1芯线孔和所述第1平衡转换孔通过第1印刷 电路布线相连接，所述第2芯线孔和所述芯线平衡转换连接导孔通过布线部相连接；在所述辐射板的所述背面部中，所述芯线平衡转换连接导孔和所述第2平衡转换孔通 过第2印刷电路布线相连接。
14.根据权利要求12所述的板型双极化偶极天线，其特征在于在所述正面部中，所述第1供电信号从所述第1芯线孔通过所述第1印刷电路布线传 递至所述第1平衡转换孔，从所述第1平衡转换孔经由供电线路部传递到形成在所述正面 部的偶极天线。
15.根据权利要求12所述的板型双极化偶极天线，其特征在于在所述背面部中，所述第2供电信号从所述第2芯线孔贯通并传递至所述正面部的所 述第2芯线孔，从所述正面部的所述第2芯线孔通过所述布线部传递至所述正面部的所述 芯线平衡转换连接导孔，然后贯通所述正面部的所述芯线平衡转换连接导孔并传递至所述 背面部的芯线平衡转换连接导孔，从所述芯线平衡转换连接导孔通过所述第2印刷电路布 线传递至所述第2平衡转换孔，从所述第2平衡转换孔经由所述供电线路部传递至形成在 背面部的偶极天线。
16.根据权利要求13所述的板型双极化偶极天线，其特征在于在所述辐射板中，将寄生元件分别形成在所述正面部和所述背面部，用于扩展形成在 所述正面部的偶极天线和形成在所述背面部的偶极天线的频带。
全文摘要
本发明涉及一种板型宽带双极化偶极天线，其中将偶极天线形成在辐射板的正面和背面，通过导孔(Via Hole)同时供电于正面和背面的偶极天线，并通过正面和背面的偶极天线形成天线辐射方向相互直交(垂直)的双重偏振辐射，从而简化供电结构，并通过寄生元件改善宽带特性。根据本发明的天线辐射板，包括第1芯线孔，用于插入并连接传递第1供电信号的第1供电电缆的第1芯线(+)；第1接地导孔，用于贯通并连接所述第1供电电缆的第1地线(-)；第1平衡转换孔，用于插入并连接与所述第1供电电缆平行地成双并起着平衡转换作用的第1平衡转换电缆；第2芯线孔，用于插入并连接传递第2供电信号的第2供电电缆的第2芯线(+)；第2平衡转换孔，用于插入并连接与所述第2供电电缆平行地成双并起到平衡转换作用的第2平衡转换电缆；以及，芯线平衡转换连接导孔，用于贯通连接所述第2芯线(+)和所述第2平衡转换电缆。根据本发明，通过辐射板两面的偶极天线可形成辐射方向相互直交(垂直)的双重偏振辐射，并且通过导孔可以同时向两面的偶极天线供电，从而简化了偶极天线的供电结构。另外，由于可以通过导孔同时供电于辐射板两面的偶极天线，所以不需要使用复杂的三维气桥结构。
文档编号H01Q9/16GK101960668SQ200980107827
公开日2011年1月26日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年3月6日
发明者李在斗, 金廷镐, 金相振 申请人:株式会社伽马纽