一种低频辐射单元的制作方法

本实用新型涉及移动通信的技术领域，尤其是指一种低频辐射单元。

背景技术：

移动通信产业在过去的几十年经历了飞速迅猛的发展，从早期的1G到现在的4G，它经历了从模拟到数字通信，从窄带到宽带通信，从低容量到高容量的快速发展。这种这种宽带高速的用户体验中，基站天线有着至关重要的作用。天线是传输线中导行波和自由空间中的电磁波转换器，在移动通信中有着重要的作用。现代通信系统中环境复杂多变，有很大的干扰因素，用双极化基站天线可以克服多径衰落，同时增加信道容量。现代的移动通信系统是

第二代、第三代、第四代移动通信共存。这就要求基站天线能实现宽带化、多频化覆盖。不仅能节省站址空间、同时降低成本。但是，多个移动通信制式共存会带来不同频段天线的互耦，这就对高低频天线单元的小型化提出了挑战。

现有技术中，低频辐射通常口径较大，在利用高频辐射单元和低频辐射单元实现共轴嵌套阵列天线时有很多困难，甚至低频辐射单元的正投影会覆盖高频阵子，这大大增加了高低频辐射单元间的互耦。影响了高频辐射单元的辐射特性。使得阵列天线的实现更加困难。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

1.专利公开号：US6333720B1，德国的Kathrein公司提出了一种用四个对称阵子围成菱形结构的低频阵子实现高低频嵌套的多频天线阵列，如下图所示。这个对于多频嵌套天线的设计具有指导作用，但是由于这样做低频阵子的尺寸会比较大，所以不能满足现代移动通信系统的实际应用要求。

2.专利公开号：CN 101425626A，专利名称：宽频带环状双极化辐射单元及线阵天线，专利权人：京信通信系统(中国)有限公司。该专利阵子口径为原型，相对于菱形口径，在一定程度上有了一定的小型化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有低频辐射单元口径大，从而难以实现工作在698‐960MHz和1710‐2690MHz的双频天线阵列的问题，提供了一种小口径的低频辐射单元，通过将传统的直线型对称阵子的阵子臂向内部弯折实现正方形口径，同时使用阶跃渐变结构的阵子臂使得辐射单元口径进一步小型化。该小口径的低频辐射单元能够用于698‐960MHz和1710‐2690MHz的双频天线阵列。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种低频辐射单元，包括两对相同的弯折的对称阵子、底座及安装在该底座上的两对相同的对称巴伦；所述两对对称阵子围成正方形口径，每对对称阵子里的两个阵子及每对对称巴伦里的两个巴伦均以正方形口径的对角线对应，每一个阵子包含两个相同的阵子臂，且该两个阵子臂的夹角为90°，每个阵子臂包含第一辐射臂节和第二辐射臂节，每个阵子臂的第一辐射臂节和第二辐射臂节共线连接，每个阵子臂采用阶跃渐变结构，其中第一辐射臂节为均匀变大的渐变结构，第二辐射臂节为非渐变结构，即均匀结构；每个阵子臂均在竖直方向上延伸有竖直面，每个阵子臂的竖直面内侧均突出有金属半圆柱，用于增大表面电流路径，所有阵子臂构成正方形切角的口径，四个角是巴伦的顶端竖直段；每个巴伦包含两个并排对称的臂，每个巴伦的臂都是由倾斜段和顶端竖直段组成，倾斜段与底座连接，并存在夹角，顶端竖直段连接第一辐射臂节，每个巴伦的两个顶端竖直段分别与一个阵子里的两个阵子臂的第一辐射臂节相连接，其中每个巴伦中的一个顶端竖直段设置有过孔，用于供同轴馈电电缆穿过，另一个顶端竖直段往上突出有金属柱，用于通过馈电片与同轴馈电电缆内芯相连。

每个巴伦的臂背面是圆弧状的凹槽，用于固定同轴馈电电缆的走线。

所述底座为外环切角内环补角的方形底座或环形底座。

所述第一辐射臂节和第二辐射臂节的长度之和小于辐射单元工作中心频率的0.18倍波长。

所述低频辐射单元的口径小于其工作中心频率的0.45倍波长。

所述第一辐射臂节与相邻巴伦的顶端竖直段夹角为135°。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、通过将直线型对称阵子臂弯折45°，充分合理利用空间实现了第一步的小型化。

2、本实用新型通过使用宽的阵子臂向竖直方向延伸充分利用轴向空间从而间接减小阵子口径。

3、通过采用阶跃渐变结构阵子臂和宽阵子臂相结合实现了对称阵子的小型化，从而进一步实现了低频阵子的小型化。

4、通过阵子臂上增加凸起即金属半圆柱，从而增大电流路径，进一步实现小型化。

5、普通辐射单元口径普遍偏大，在用于多频天线阵列的设计时由于和高频辐射单元的互耦作用，会影响辐射特性。本实用新型提出的低频辐射单元实现了更小的口径和更宽的工作带宽，从而利于实现共轴双频宽带天线阵列。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型低频辐射单元的立体图。

图2为实施例1中本实用新型低频辐射单元的俯视图。

图3为实施例1中本实用新型低频辐射单元工作在670MHz‐960MHz频段的电压驻波比VSWR仿真曲线。

图4为实施例1中本实用新型低频辐射单元工作在670MHz‐960MHz频段的隔离度仿真曲线。

图5为实施例2中将本实用新型低频辐射单元用于设计双频天线阵子的俯视图。

图6为实施例3中低频双极化基站天线的立体图。

图7为实施例3中低频双极化基站天线的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

实施例1

本实用新型实现是的阵子臂围成的正方形口径阵子，阵子口径主要是由阵子臂的长度决定。我们目的是减小阵子口径，也就是说实现阵子臂在工作频段不变的情况下实现小型化，首先想到的就是宽阵子臂，其次就是使用阶跃渐变结构的阵子臂，再次就是将阵子臂向竖直方向延伸，这样不会增加阵子口径，又能实现小型化，同时还增大阵子内部口径空间。另外在阵子臂表面增加凸起或者凹槽从而增大电流路径，进一步实现小型化。

如图1所示，本实施例提供的低频辐射单元，包括两对相同的弯折的对称阵子、外环切角内环补角的方形底座4及安装在该方形底座4上的两对相同的巴伦；两对对称阵子围成正方形口径，每对对称阵子里的两个阵子及每对对称巴伦里的两个巴伦均以正方形口径的对角线对应，每一个阵子包含两个相同的阵子臂，且该两个阵子臂的夹角为90°，每个阵子臂包含第一辐射臂节21和第二辐射臂节22。每个阵子臂的第一辐射臂节21和第二辐射臂节22共线连接。每个阵子臂采用阶跃渐变结构，其中第一辐射臂节21为均匀变大的渐变结构，第二辐射臂节22为非渐变结构，即均匀结构；每个阵子臂均在竖直方向上延伸有竖直面，每个阵子臂的竖直面内侧均突出有金属半圆柱23，用于增大表面电流路径，所有阵子臂构成正方形切角的口径，四个角是巴伦的顶端竖直段1。每个巴伦包含两个并排对称的臂，每个巴伦的臂都是由倾斜段3和顶端的竖直段1组成，倾斜段3与方形底座4连接，并存在夹角，顶端竖直段1连接第一辐射臂节21，每个巴伦的两个顶端竖直段1分别与一个阵子里的两个阵子臂的第一辐射臂节21相连接，即一个顶端竖直段1连接一个阵子臂的第一辐射臂节21，第一辐射臂节21与顶端竖直段1的夹角为135°，其中每个巴伦中的一个顶端竖直段1设置有过孔6，用于供同轴馈电电缆穿过，另一个顶端竖直段1往上突出有小金属柱5，用于通过馈电片与同轴馈电电缆内芯相连。每个巴伦的臂背面形成有圆弧状的凹槽2，用来固定馈电同轴线缆走线。在本实施例中使用的巴伦的倾斜段3是直线形的，当然，也可以是圆弧状或者阶段渐变的直线形。本实施例的底座4是外围切角内框补交的正方形环状，当然也可以选用环形底座。

如图2所示，正方形口径对角线对应的一对对称阵子10和12是同极化的，实现-45°极化，这两个对称阵子通过一分二同轴功分器馈电。另外一对对称阵子11和13是同极化的，实现+45°极化，这两个对称阵子通过另一个一分二同轴功分器馈电，同轴线通过巴伦背面的凹槽2走线穿过巴伦的顶端竖直段1的过孔6馈电。每个阵子臂的第一辐射臂节21和第二辐射臂节22的长度之和小于低频辐射单元9工作中心频率的0.18倍波长，低频辐射单元9口径小于其工作中心频率的0.45倍波长，有助于克服698-960MHz和1710-2690MHz双频天线的设计难题。第一辐射臂节21和第二辐射臂节22结构不仅局限于此，也可以是多级阶梯均匀或者非均匀渐变结构以及非直线型阵子臂相互结合的结构。

图3为本实施例低频辐射单元工作在670MHz-960MHz频段的电压驻波比VSWR仿真曲线，两个极化端口在工作频带内VSWR<1.5。图4为本实施例低频辐射单元工作在670MHz-960MHz频段的隔离度仿真曲线，可以看到带内隔离度大于29dB。

实施例2

如图5所示，为本实施例的基本双频天线阵列结构设计方案，包括两个工作在698-960MHz的低频辐射单元(采用实施例1的低频辐射单元结构)和四个工作频段1710-2690MHz的高频辐射单元7以及反射板8。

实施例3

如图6和图7所示，本实施例的双极化基站天线的主要特点有：小口径、阵子臂14和巴伦相连向下倾斜延伸，其余与实施例1相同。当然，也可以采用分段的长、短阵子臂。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。