专利名称：一种馈电网络、天线及双极化天线阵列馈电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种馈电网络、天线及双极化天线阵列馈电电路。
背景技术：
移动通信基站天线技术的迅速发展和应用，有力地推动了基站天线向小型化、集成化、多功能(多频段、多极化和多用途)的方向发展。天线馈电网络，作为基站天线子系统中的重要部件之一,其高性能、小型化是制约基站天线系统进一步小型化的重要因素之一。因而，设计高性能、小型化的基站天线馈电网络已经成为天线技术研究的重点。目前，国内外在基站馈电天线技术方面有很多文献。其中，期刊电信技术在2011年12月25日发表的文章《小型化基站天线带来的影响》最具有代表性。该文章主要介绍·了一种可用于806 960MHz、1710 2170MHz和1710 2170MHz的三频段基站天线。该天线的体积为 1340mm X 380mm X 100mm。由此可见，现有技术的基站天线馈电网络虽然能够覆盖多个频段，但是其体积过大，不利于新型通信系统中天线小型化的需求。
发明内容本实用新型实施例中提供了一种馈电网络、天线及双极化天线阵列馈电电路，该馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。本实用新型实施例提供一种馈电网络，所述馈电网络设置在印刷电路板PCB上；所述PCB包括正45度极化端口、负45度极化端口、第一正45度极化输出端口、第二正45度极化输出端口、第一负45度极化输出端口、及第二负45度极化输出端口 ；所述馈电网络包括第一馈电子网络和第二馈电子网络；所述第一馈电子网络包括第一巴伦器件、第一微带线和第二微带线；所述第一巴伦器件的输入端接所述正45度极化端口 ；所述第一微带线连接在所述第一巴伦器件的第一输出端和所述第一正45度极化输出端口之间；所述第二微带线连接在所述第一巴伦器件的第二输出端和所述第二正45度极化输出端口之间；所述第一微带线和第二微带线的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一正45度极化输出端口和第二正45度极化输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度；所述第二馈电子网络包括第二巴伦器件、第三微带线和第四微带线；所述第二巴伦器件的输入端接所述负45度极化端口 ；所述第三微带线连接在所述第二巴伦器件的第一输出端和所述第一负45度极化输出端口之间；所述第四微带线连接在所述第二巴伦器件的第二输出端和所述第二负45度极化输出端口之间；所述第三微带线和第四微带线的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。本实用新型实施例还提供一种电磁耦极子天线，所述电磁耦极子天线包括所述的馈电网络；所述电磁耦极子天线还包括对角设置的第一馈电柱和第二馈电柱、对角设置的第三馈电柱和第四馈电柱、以及设置在所述馈电柱上方的水平辐射单元；所述第一馈电柱和第二馈电柱分别用于接所述馈电网络的第一正45度极化输出端口和第二正45度极化输出端口 ；所述第三馈电柱和第四馈电柱分别用于接所述馈电网络的第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口。本实用新型实施例还提供一种天线，所述天线包括所述的馈电网络。本实用新型实施例还提供一种双极化天线阵列馈电电路，所述电路包括四个所述的馈电网络；所述电路还包括正45度极化外部功分馈电子网络和负45度极化外部功分馈电子网络；所述正45度极化外部功分馈电子网络具有四个输出端；每个输出端分别接各馈电网络的正45度极化端口 ；所述负45度极化外部功分馈电子网络具有四个输出端，每个输出端分别接各馈电网络的负45度极化端口。本实用新型实施例还提供一种双极化天线阵列馈电电路，所述电路包括n个所述的馈电网络；其中，n为正整数。本实用新型实施例所述的馈电网络中，在每个信号输入端口处均设置一巴伦器件，将该处信号输入端口输入的激励电流信号进行分路处理，分为两路幅度相等、相位相反的电流信号，并分别通过一对电长度相等、特性阻抗值相等的微带线传输至与该信号输入端口相对应的信号输出端口，使得两信号输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。与现有的馈电网络相比，本实用新型实施例中，增设了两个巴伦器件，由此可以在不增加馈电网络体积的基础上，扩展该馈电网络覆盖的频段范围，使得该馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型实施例所述的馈电网络的物理结构图；图2为本实用新型实施例所述的第一馈电子网络的物理结构图；图3为本实用新型实施例所述的第二馈电子网络的物理结构图；图4为图I所示馈电网络的正45度极化端口的Sll参数曲线图； 图5为图I所示馈电网络的正45度极化端口和负45度极化端口的S12参数曲线图；图6为本实用新型实施例所述的电磁耦极子天线的结构图；图7为本实用新型实施例所述的双极化天线阵列馈电电路结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例中提供了一种本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种馈电网络、天线及双极化天线阵列馈电电路，该馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。参照图I，为本实用新型实施例提供的一种馈电网络的物理结构图。所述馈电网络设置在 PCB (Printed Circuit Board,印刷电路板)10 上。所述PCB 10设置有两个信号输入端口和四个信号输出端口。如图I所示，所述两个信号输入端口分别为正45度极化端口 Ml和负45度极化端口 M2。所述四个信号输出端口分别为与所述正45度极化端口 Ml相对应的第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3，与所述负45度极化端口 M2相对应的第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口 Q3。具体的，所述正45度极化端口 Ml和负45度极化端口 M2分别设置在所述PCB 10相对的两条边上。所述第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3对角设置，构成一输出端口对。所述第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口Q3对角设置，构成一输出端口对。所述正45度极化端口 Ml接收激励电流，通过微带线分别传输至第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3，通过所述第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3向外接的馈电柱馈电。所述负45度极化端口 M2接收激励电流，通过微带线分别传输至第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口 Q3，通过所述第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口 Q3向外接的馈电柱馈电。如图I所示，所述馈电网络包括第一馈电子网络和第二馈电子网络。参照图2所示，为本实用新型实施例所述的第一馈电子网络的物理结构图。如图2所示，所述第一馈电子网络包括第一巴伦(Balun，平衡-不平衡转换)器件101、第一微带线102和第二微带线103。其中，所述第一巴伦器件101输入端接所述正45度极化端口 Ml ;所述第一微带线102连接在所述第一巴伦器件101的第一输出端和所述第一正45度极化输出端口 Pl之间；所述第二微带线103连接在所述第一巴伦器件101的第二输出端和所述第二正45度极化输出端口 P3之间。所述第一巴伦器件101接收所述正45度极化端口 Ml输入的激励电流信号A，输出两路幅度相等、相位相反的第一电流"[目号BI和第二电流/[目号B3。所述第一巴伦器件101分别和所述第一微带线102和第二微带线103呈电连接状态。所述第一微带线102将所述第一巴伦器件101输出的第一电流信号BI传输至所述第一正45度极化输出端口 Pl。所述第二微带线103将所述第一巴伦器件101输出的第二电流信号B3传输至所述第二正45度极化输出端口 P3。所述第一微带线102和第二微带线103的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3处的信号幅度相等、相位相差180度。参照图3所示，为本实用新型实施例所述的第二馈电子网络的物理结构图。如图3所示，所述第二馈电子网络包括第二巴伦器件105、第三微 带线104和第四微带线106。其中，所述第二巴伦器件105输入端接所述负45度极化端口 M2 ;所述第三微带线104连接在所述第二巴伦器件105的第一输出端和所述第一负45度极化输出端口 Ql之间；所述第四微带线106连接在所述第二巴伦器件105的第二输出端和所述第二负45度极化输出端口 Q3之间。所述第二巴伦器件105接收所述负45度极化端口 M2输入的激励电流信号B，输出两路幅度相等、相位相反的第三电流信号Al和第四电流信号A3。所述第二巴伦器件105分别于所述第三微带线104和第四微带线106呈电连接状态。所述第三微带线104将所述第二巴伦器件105输出的第三电流信号Al传输至所述第一负45度极化输出端口 Ql。所述第四微带线106将所述第二巴伦器件105输出的第四电流信号A3传输至所述第二负45度极化输出端口 Q3。所述第三微带线104和第四微带线106的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口 Q3处的信号幅度相等、相位相差180度。本实用新型实施例所述的馈电网络中，在每个信号输入端口处均设置一巴伦器件，将该处信号输入端口输入的激励电流信号进行分路处理，分为两路幅度相等、相位相反的电流信号，并分别通过一对电长度相等、特性阻抗值相等的微带线传输至与该信号输入端口相对应的信号输出端口，使得两信号输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。与现有的馈电网络相比，本实用新型实施例中，增设了两个巴伦器件，由此可以在不增加馈电网络体积的基础上，扩展该馈电网络覆盖的频段范围，使得该馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。需要说明的是，如图I至图3所示，为本实用新型实施例提供的馈电网络的较优的一种设计方案。当然，该方案仅为本实用新型的一种较优实现形式，在本实用新型其他实施例中，所述馈电网络可以但不限于以图I所示的形式实现。如图I所示，所述PCB 10的相对介电常数Er=2. 56，其厚度为0. 76mm。其中，所述第一馈电子网络的第一微带线102和第二微带线103构成一水平-垂直微带线组。具体的，所述第一微带线102相对于第二微带线103呈水平状态，所述第二微带线103相对于第一微带线102呈垂直状态。且所述第一微带线102和第二微带线103的电长度相等，其特性阻抗值均为45ohm，其对应线宽均为2. 16mm。所述第二馈电子网络的第三微带线104和第四微带线106构成一 45度斜边微带线组。具体的，所述第三微带线104和第四微带线106均呈45度对角线状态。且所述第三微带线104和第四微带线106的电长度相等，其特性阻抗值均为45ohm，其对应线宽均为2. 16mm0[0060]所述第一巴伦器件101和第二巴伦器件105可以设置为平面结构，以减小所述馈电网络的体积。图I所示馈电网络，其体积仅为60mmX 60mmX0. 76mm，通过图I所示的馈电网络的结构设计和两个巴伦器件的使用，可以使得该馈电网络的覆盖频段为I. 71-2. 69GHz。由此实现了，在馈电网络体积尽可能小的基础上，扩展该馈电网络覆盖的频段范围，使得该馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。参照图4所示，为图I所示馈电网络的正45度极化端口的Sll参数曲线图；参照图5所示，为图I所示馈电网络的正45度极化端口和负45度极化端口的S12参数曲线图。其中，图4和图5中，其横坐标为频率(GHz)，纵坐标为S参数(dB)。如图4所示，本实用新型实施例所述的馈电网络的正45度极化端口的Sll参数在 整个带宽均小于-14dB ;如图5所示，所述馈电网络的正45度极化端口和负45度极化端口的S12参数在整个带宽均小于_25dB。由此表明，所述馈电网络在整个带宽具有超过25dB的极化隔离度，表明所述馈电网络具有良好的电路性能。参照图6，为本实用新型实施例所述的电磁耦极子天线的结构图。如图6所示，所述电磁耦极子天线包括如图I所示的馈电网络20。所述馈电网络设置在PCB 30上。所述电磁耦极子天线设置有四个馈电柱201至204，分别用于接所述馈电网络20的四个信号输出端口 PU P3、Ql和Q3。四个馈电柱201至204上方为水平辐射单元205。所述馈电柱用于接收与之相连的各信号输出端口输出的电信号，向外辐射电磁波，以及向水平辐射单元205耦合馈电，从而实现天线辐射功能。具体的，所述电磁耦极子天线包括第一馈电柱201、第二馈电柱202、第三馈电柱203、第四馈电柱204和水平辐射单元205。其中，所述第一馈电柱201和第二馈电柱202对角设置；所述第三馈电柱203和第四馈电柱204对角设置；所述水平辐射单元205在四个馈电柱201至204上方。所述第一馈电柱201和第二馈电柱202分别用于接所述馈电网络20的第一正45度极化输出端口 Pl和第二正45度极化输出端口 P3。所述第三金属柱203和第四金属柱204分别用于接所述馈电网络20的第一负45度极化输出端口 Ql和第二负45度极化输出端口 Q3。所述馈电网络20的物理结构和工作原理同前述实施例所述，在此不再赘述。本实用新型实施例所述的电磁耦极子天线，采用本实用新型实施例所述的馈电网络，在每个信号输入端口处均设置一巴伦器件，将该处信号输入端口输入的激励电流信号进行分路处理，分为两路幅度相等、相位相反的电流信号，并分别通过一对电长度相等、特性阻抗值相等的微带线传输至与该信号输入端口相对应的信号输出端口，使得两信号输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。本实用新型实施例中，增设了两个巴伦器件，由此可以在不增加电磁耦极子天线体积的基础上，扩展该电磁耦极子天线覆盖的频段范围，使得该电磁耦极子天线体积较小且能够覆盖多个频段。本实用新型上述实施例提供了一种电磁耦极子天线，在实际应用中，本实用新型所述的馈电网络可以但不限于应用于电磁偶极子天线，可以应用于现有的这种形式的天线，以实现在不增加天线体积的基础上，扩展该天线覆盖的频段范围的目的。[0073]因此，本实用新型实施例还可以包括一种天线，包括如前述各实施例所述的馈电网络。参照图7，为本实用新型实施例所述的双极化天线阵列馈电电路结构图。所述双极化天线阵列馈电电路包括四个如图I所示的馈电网络401至404、正45度极化外部功分馈电子网络405、负45度极化外部功分馈电子网络406。如图7所不,所述正45度极化外部功分馈电子网络405具有四个输出端,完成I分4的功能，其每个输出端分别接各馈电网络的正45度极化端口 M1，实现对每个天线的正45度极化馈电，使得所述正45度极化天线阵列整体完成I分8的功能。所述负45度极化外部功分馈电子网络406具有四个输出端，完成I分4的功能，其每个输出端分别接各馈电网络的负45度极化端口 M2，实现对每个天线的负45度极化馈 电，使得所述负45度极化天线阵列整体完成I分8的功能。由此，图7所示双极化天线阵列馈电电路构成了两输入十六输出的馈电网络。本实用新型实施例所述双极化天线阵列馈电电路，采用本实用新型实施例所述的馈电网络，在每个信号输入端口处均设置一巴伦器件，将该处信号输入端口输入的激励电流信号进行分路处理，分为两路幅度相等、相位相反的电流信号，并分别通过一对电长度相等、特性阻抗值相等的微带线传输至与该信号输入端口相对应的信号输出端口，使得两信号输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。本实用新型实施例中，增设了两个巴伦器件，由此可以在不增加双极化天线阵列体积的基础上，扩展该双极化天线阵列覆盖的频段范围，使得该双极化天线阵列体积较小且能够覆盖多个频段。本实用新型上述实施例提供了一种双极化天线阵列馈电电路的具体实现形式，该双极化天线阵列馈电电路包括四个馈电网络。在实际应用中，本实用新型所述的双极化天线阵列馈电电路可以但不限于包括四个馈电网络，实际上，可以包括任何正整数个馈电网络。因此，本实用新型实施例还提供一种双极化天线阵列馈电电路，包括n个如图I所示的馈电网络,其中，n为正整数。以上对本实用新型所提供的一种本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种馈电网络、天线及双极化天线阵列馈电电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种馈电网络，其特征在于，所述馈电网络设置在印刷电路板PCB上；所述PCB包括正45度极化端口、负45度极化端口、第一正45度极化输出端口、第二正45度极化输出端口、第一负45度极化输出端口、及第二负45度极化输出端口 ； 所述馈电网络包括第一馈电子网络和第二馈电子网络； 所述第一馈电子网络包括第一巴伦器件、第一微带线和第二微带线； 所述第一巴伦器件的输入端接所述正45度极化端口 ；所述第一微带线连接在所述第一巴伦器件的第一输出端和所述第一正45度极化输出端口之间；所述第二微带线连接在所述第一巴伦器件的第二输出端和所述第二正45度极化输出端口之间； 所述第一微带线和第二微带线的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一正45度极化输出端口和第二正45度极化输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度； 所述第二馈电子网络包括第二巴伦器件、第三微带线和第四微带线； 所述第二巴伦器件的输入端接所述负45度极化端口 ；所述第三微带线连接在所述第二巴伦器件的第一输出端和所述第一负45度极化输出端口之间；所述第四微带线连接在所述第二巴伦器件的第二输出端和所述第二负45度极化输出端口之间； 所述第三微带线和第四微带线的电长度相等、特性阻抗值相等，使得所述第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口处的信号幅度相等、相位相差180度。
2.根据权利要求I所述的馈电网络，其特征在于，所述第一馈电子网络的第一微带线和第二微带线构成一水平-垂直微带线组。
3.根据权利要求2所述的馈电网络，其特征在于，所述第一微带线和第二微带线的电长度相等，特性阻抗值为45ohm，对应线宽为2. 16mm。
4.根据权利要求I所述的馈电网络，其特征在于，所述第二馈电子网络的第三微带线和第四微带线构成一 45度斜边微带线组。
5.根据权利要求4所述的馈电网络，其特征在于，所述第三微带线和第四微带线的电长度相等，特性阻抗值为45ohm，对应线宽为2. 16mm。
6.根据权利要求I所述的馈电网络，其特征在于，所述第一巴伦器件和第二巴伦器件设置为平面结构。
7.—种电磁耦极子天线，其特征在于，所述电磁耦极子天线包括如权利要求I至6任一项所述的馈电网络； 所述电磁耦极子天线还包括对角设置的第一馈电柱和第二馈电柱、对角设置的第三馈电柱和第四馈电柱、以及设置在所述馈电柱上方的水平辐射单元； 所述第一馈电柱和第二馈电柱分别用于接所述馈电网络的第一正45度极化输出端口和第二正45度极化输出端口 ； 所述第三馈电柱和第四馈电柱分别用于接所述馈电网络的第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口。
8.一种天线，其特征在于，所述天线包括如权利要求I至6任一项所述的馈电网络。
9.一种双极化天线阵列馈电电路，其特征在于，所述电路包括四个如权利要求I至6任一项所述的馈电网络； 所述电路还包括正45度极化外部功分馈电子网络和负45度极化外部功分馈电子网络；所述正45度极化外部功分馈电子网络具有四个输出端；每个输出端分别接各馈电网络的正45度极化端口 ； 所述负45度极化外部功分馈电子网络具有四个输出端，每个输出端分别接各馈电网络的负45度极化端口。
10.一种双极化天线阵列馈电电路，其特征在于，所述电路包括n个如权利要求I至6任一项所述的馈电网络；其中，n为正整数。
专利摘要本实用新型实施例公开一种馈电网络，包括第一馈电子网络的第一巴伦器件接PCB正45度极化端口，与PCB第一正45度极化输出端口间接第一微带线，与第二正45度极化输出端口间接第二微带线，使第一正45度极化输出端口和第二正45度极化输出端口处信号幅度相等、相位差180度；第二馈电子网络的第二巴伦器件接PCB负45度极化端口，与PCB第一负45度极化输出端口间接第三微带线，与第二负45度极化输出端口间接第四微带线，使第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口处信号幅度相等、相位差180度。本实用新型实施例还提供一种天线和双极化天线阵列馈电电路。本实施例的馈电网络体积较小且能够覆盖多个频段。
文档编号H01Q21/24GK202797284SQ20122051661
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者彭宏利, 肖伟宏, 王琳琳, 罗伟, 马霓 申请人:华为技术有限公司