小型化双极化基站天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种水平面波瓣宽度在55-75°之间的双极化定向收发天线，此天线的两个极化相互正交，比如正交的水平与垂直或者±45度倾斜极化。
【背景技术】
[0002]美国专利US3740754，它是最早描述的双极化天线专利之一，它描述了由两个金属材料管组成的振子，这些金属管以合适的折角线相互连接，且被放置在一个反射帽上，并且通过两组同轴线分别对两组振子进行馈电。随后，为了拓宽其工作频段，数以百计的不同的双极化天线被研发出来。
[0003]美国专利US4184163描述了一种宽频双极化天线，在此专利中，其天线的振子臂由金属环构成，金属环呈戒指环形或正方形的方框形。US5481272，US5952983，US6028563和US6072439描述了几种类型的振子，包括折合网格振子，领结振子，和具有附加PCB巴伦的振子。
[0004]在美国专利US6747606B2，US2005/0253769A1, US2013/0106668A1 与中国专利CN201435451Y，CN102025023A，CN201845867U 和 CN102074781A.中，描述了几种类型的交叉振子，这些振子包含由两个分支构成的辐射振子臂来改善波瓣宽度。
[0005]因交叉偶极子在水平面产生一个宽的波瓣，为了减小其波瓣宽度，许多更复杂的辐射体被发明。美国专利US5940044描述了一种倾斜双极化天线，这种天线在水平面的半功率波束宽度大约有65°，此天线包含几个偶极子子阵，每个偶极子由4个单偶极子排列组成呈菱形，钻石形或正立方块形，构成了偶极子子阵。每个偶极子子阵中的两个单偶极子与反射板的长边被倾斜设计成+45°，从而形成+45°极化辐射单元阵列。另外两个单偶极子则与反射板的长边被设计成-45°，从而形成-45°极化辐射单元阵列。在专利中，这些偶极子排列成如下方式，其中同一侧的一个+45°单偶极子和一个-45°单偶极子的相位中心沿平行于反射板长边的第一垂线排列。同理，另外一个+45°单偶极子和一个-45°单偶极子的相位中心沿第二垂线排列。这种方形偶极子的主要缺点是需要有一个复杂的馈电网络，比如，必须使用4条同轴线对这四个单偶极子分别进行馈电。
[0006]EP0973231A2, US6333720B1, US6529172B2 和 US2010/0309084A1 描述了几种具有方形图案的辐射体。为了利于制造，这些偶极子的巴伦相对于方形振子的图案中心线倾斜。尽管这是新的图形结构，但制造这种天线仍然是非常复杂的。
[0007]美国专利US6313809B1描述了一种由4个单偶极子构成的双极化辐射体，此辐射体恰当地放置在一个反射器上，从顶部看，其整体结构上呈正方形。每个偶极子依靠对称线路进行馈电并具有以下特征，双极化偶极子辐射体在电气方面以一个与结构上规定的偶极子取向成+45度或-45度角的极化进行辐射，如此实现各自二分之一偶极子的对称线路的末端的交错连接，即相邻的，相互垂直的二分之一的偶极子的相应的二分之一线路始终电连接，并且对于第一极化和与其正交的第二极化来说实现了去耦且能分别向相对的二分之一的偶极子进行电气馈电。
[0008]关于这种方形偶极子的另外的一些修改，在美国和中国专利US6940465B2，US7688271B2, CN202423543U,CN202268481U,CN101916910A,CN102097677A,CN102694237A,CN102544711A, CN201199545Y, CN102117967A 和 CN102013560A.中都有被描述。
[0009]专利W02007/114620A1描述了一种由四个折合振子构成的双极化辐射体，此辐射体使用了美国专利US6313809B1相同的布置方式，较好地将其放置于反射板上，关于此折合振子的另外一些修改在中国专利CN101707292A，CN201430215Y, CN202178382U，和CN202004160U 中都有被描述，另外，中国 CN102377007A, CN201117803Y, CN201117803Y 和CN101505007A描述了几个折合振子加一个单偶极子通过电容耦合方式构成一个方形偶极子图形。
[0010]在带宽达到30%时，已知的这些包含四个通常的或折合振子的辐射体组成一个方形的偶极子能提供一个好的方向图，但这些偶极子需要一个宽的反射板来产生一个好的前后比。其辐射部署装置被放在一块反射板上时，其振子高度大约是中心工作频率的四分之一波长，因此已知的辐射体都有一个较大的尺寸。
[0011]为了克服这些缺点，许多另外的具有小尺寸特点的双极化辐射体被发明，在美国专利 US6933906B2, US7132995B2, US2012/0235873A1,和中国专利 CN102074779A,CN102157783A, CNl 0170729IA, CNlO1572346A, CN201741796U, CN101546863A,CN101673881A, CN202150554U, CN102246352A, CNl0248432IA, CN202423541U,CN102544764A, CN101707287A中描述了许多具有不同振子臂的交叉偶极子。在水平面，交叉偶极子的波瓣宽度太宽，因此，必须使用大的侧边来减少波瓣宽度，这样天线的尺寸还是会很大，例如在美国专利US7679576B2。
[0012]在专利WO 2007/114620A1中，描述了由一个连接部分和被连接的震荡振子臂构成的折合振子组成的一个方形的偶极子。在美国专利US2009/0179814 Al中，描述了一种双极化宽频段天线，此天线的辐射装置包含有折合振子，作为优先技术，图1显示的就是其辐射体。
【发明内容】
[0013]为了解决上述问题，本申请旨在提供一种高质量的小型化双极化基站天线，这种小型化双极化基站天线必须能提供高质量的方向图，例如，此小型化双极化基站天线需具备大的交叉极化比和前后比等。而现有已知的双极化天线都包含一个宽尺寸的反射器，人们利用这个宽尺寸的反射器来产生大的前后比，因此，这些天线都有较大的外形尺寸。基于此，本申请的第一个目的是尽可能的减小双极化天线的物理尺寸，g卩小型化天线；第二个发明目的是使小型化后的双极化天线依然拥有与传统大尺寸的双极化天线一样的前后比和交叉极化比等指标。第三个发明目的是为此小型化天线辐射装置发明一种优秀的宽带匹配馈电网络。
[0014]为实现上述目的，本申请提供的小型化双极化天线基站包含辐射装置与支撑导体单元，支撑导体单元将辐射装置支撑固定在反射板之上，其中，两支撑导体又构成两个相互垂直的巴伦，并且通过位于辐射装置中心的两条同轴电缆来激活辐射装置，使之产生两个相互垂直的线性电磁场，此线性电磁场拥有与辐射装置几何对角线相平行的E矢量。
[0015]其次，本申请所述辐射装置包含了 4个折合振子，且通过4组对称的带状线对其匹配馈电。在四组相互对称的带状线之间，每两组相邻的带状线导体在辐射装置的中间被相互连接在一起且形成了一个平坦的相互连接的自支撑结构。
[0016]另外，本申请天线的反射板比现有已知天线的反射板要小的多，辐射装置就被放置在此小尺寸的反射板上，辐射装置包含有附加导体元件，此导体元件位于相邻折合振子的末端之间，另一个导体元件位于辐射导体的几何中心之上，这些附加导体一方面以改善前后比和交叉极化比，另一方面当辐射装置被放在一个小尺寸反射板之上时，这些附加元件也来匹配同轴馈线网络。
【附图说明】
[0017]相应的附图被纳入组成了说明的一部分，阐明本申请的具体实施方案，并连同以下给出的本申请的详细描述，解释本申请的原理。
[0018]图1是一种双极化宽频天线，源于先前的技术(美国专利US2009/0179814A1)，它展示了一个辐射装置，此辐射装置包含的四个折合振子，这四个折合振子被四组对称的馈线馈电并将其在辐射装置的中心相互连接在一起。
[0019]图2是本申请小型化双极化基站天线的辐射单元实施例之一的结构立体图，它包含了一个辐射装置和附加的导体元件，并置于反射板上。
[0020]图3是图2所示小型化双极化基站天线中的辐射单元的底部结构立体图，辐射单元带有两个支撑导体与两条馈电同轴电缆，它们被一块基座金属板相互连接到一起。
[0021]图示4是图2所示小型化双极化基站天线中的辐射单元不带顶部金属板的辐射装置的俯视图。
[0022]图示5是本申请小型化双极化基站天线辐射单元的第二种实施方案的结构立体图，辐射装置与两个相互垂直的巴伦整体铸造或压铸在一个金属模具里，构成一个整体式的金属振子。
[0023]图示6是图5实施方案的一种变形的结构立体图，构成一个圆形的整体式的金属振子。
【具体实施方式】
[0024]图1是一种双极化宽频天线，源于先前的技术(美国专利US2009/0179814A1)，它展示了一个辐射装置，此辐射装置包含的四个折合振子，这四个折合振子被四组对称的馈线馈电，且每两组对称的馈线的相邻的导体在辐射装置的中心被连接在一起。天线被置于辐射装置中心的两条同轴电缆激活，并辐射两个相互垂直的线性电磁场，该电磁场拥有与辐射装置几何对角线相平行的E矢量。