宽带双极化基站天线单元的制作方法

文档序号:9689804阅读:467来源:国知局
宽带双极化基站天线单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于移动通信技术领域,涉及一种宽带双极化基站天线单元,特别涉及一种结构简单、加工方便的宽带双极化基站天线单元,可用于移动通信基站天线组阵。
【背景技术】
[0002]基站是指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动终端之间进行信息传递的无线电收发信电台,其中,天线作为基站中最为重要的部件之一,主要负责将通信设备的电信号和空间辐射电磁波进行转换。基站天线的设计在基站应用中十分重要。基站天线根据极化方式可分为单极化和双极化基站天线。传统的单极化天线,当天线数量增加时,由于天线之间的隔离度和空间分集技术要求天线之间有水平和垂直间隔距离,这时必须扩大安装天线的平台,增加了基建投资。而采用双极化技术时,±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求2 30dB,双极化天线之间的空间间隔仅需20?30cm,因此移动基站可以不必兴建铁塔,只需要架一根直径20cm的铁柱,将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。另外,双极化天线具有降低呼损,减小干扰,服务质量高的优点。目前双极化基站天线常见的工作频段有:1880-1920MHz,2010-2025MHz,2300-2400MHz TD-SCDMA;1610-1880MHz DCS;1850-1990MHz PCS;1920-2160MHzUMTS等。为了兼顾上述不同制式的频段,市场需要一种可以覆盖1710-2690MHz的宽带基站天线,并要求其具有稳定的性能,例如工作频段I SI 11大于14dB,辐射方向图H面半功率波瓣宽度满足65° ±10°,隔离度大于23dB,前后比大于20dB等。
[0003]对于基站天线加工工艺而言,印刷天线因其加工简单,成本较低,在基站天线中得到了广泛的应用。现有印刷在介质板上的宽带双极化基站天线,如2014年8月Yanshan Gou,Shiwen Yang,Jinxin Li,and Zaiping Nie在IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.62,n0.8上发表的文南犬 “A Compact Dual-Polarized Printed Dipole Antenna with HighIsolat1n for Wideband Base Stat1n Applicat1ns”,该文献提出了一种宽带印刷基站天线单元。该天线单元由三个印刷介质板和一个反射板组成。其中,四个三角形贴片形成的极化方向垂直的两对半波振子,印制在上层介质板的下表面,与两个相互垂直的馈电介质板焊接在一起。馈电介质板正面印刷有Γ形微带线,背面印刷有地面。相互垂直的馈电介质板起到对上层介质板的两对半波振子的平衡激励作用。半波振子所在的上层介质板和馈电介质板通过四个塑料柱支撑在反射板上。该天线存在以下缺点:一方面,位于上层介质板下表面的半波振子与位于馈电介质板背面的地面焊接比较困难,而且手工焊接难以保证上层介质板半波振子的纵向对称轴与相应馈电介质板厚度方向上的中线重合,会造成加工误差,影响天线的宽带和辐射性能。另一方面,由于使用额外支撑件,天线的稳定性和性能容易受到外界影响。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷,提出了一种宽带双极化基站天线单元,用于解决现有双极化基站天线单元结构稳定性差和技术工艺复杂的问题。
[0005]为实现上述的目的,本发明采取的技术方案为:
[0006]一种宽带双极化基站天线单元,包括辐射体1、第一馈电巴伦2、第二馈电巴伦3和反射板5,所述第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3相互正交,顶端安装有与其垂直的辐射体I,底端分别连接有射频电缆6;所述反射板5上固定有底座4;所述第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3的顶部和底部,各设置有两个矩形凸起,用于连接辐射体I和底座4。
[0007]上述宽带双极化基站天线单元,所述辐射体I包括辐射体介质板16和印制在该辐射体介质板16上表面的两对半波振子,这两对半波振子相互正交,每对半波振子由相同的两个振子11组成,四个振子11之间蚀刻有十字缝隙17,用于调节阻抗匹配;所述振子11采用一个对角设置有圆弧形切角12的正方形结构,在另一个对角的对角线上,蚀刻有扇形缝隙13;所述辐射体介质板16的形状为正方形,在其两个对角线上设置有第一矩形缝隙14和第二矩形缝隙15,用于安装两个馈电巴伦2,3。
[0008]上述宽带双极化基站天线单元,所述第一馈电巴伦2,包括形状为矩形的第一介质板21、印制在该第一介质板21上表面的馈线22和下表面的两个地面23,24;所述第一介质板21的顶端和底端各设置有矩形凸起;所述第一介质板21纵向中轴线上设置有一个长槽线25。
[0009]上述宽带双极化基站天线单元,所述第二馈电巴伦3,包括形状为矩形的第二介质板31、印制在该第二介质板31上表面的馈线32和下表面的两个地面23,24;所述第二介质板31的顶端和底端各设置有矩形凸起;所述第二介质板31纵向中轴线上设置有一个短槽线33,用于与长槽线25配合。
[0010]上述宽带双极化基站天线单元,所述底座4包括正方形底座介质板41和印制在其下表面的金属贴片42;所述底座介质板41的两条对角线上,分别设置有第三矩形缝隙43,用于与第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3底端的矩形凸起配合。
[0011]上述宽带双极化基站天线单元,所述反射板5采用轻质导电材料,其四边设置有垂直向上的凸沿,用于改善天线单元福射特性。
[0012]本发明与现有技术相比,具有如下优点:
[0013]1、本发明的馈电巴伦介质板的顶端设置有矩形凸起,用于与辐射体介质板上的第一矩形缝隙和第二矩形缝隙配合,并与其上表面的半波振子电连接,底端也设置有矩形凸起,用于与底座介质板上的第三矩形缝隙配合,并与其下表面的金属贴片电连接,具有结构稳定的优点。
[0014]2、本发明的两个馈电巴伦相互垂直,分别插入辐射体介质板和底座,保证了辐射体介质板上的半波振子的纵向对称轴与相应馈电介质板厚度方向上的中线重合,形成了严格正交的双极化辐射,并且实现了高隔离度。
[0015]3、本发明两对半波振子中,每一对半波振子的振子采用一个对角设置有圆弧形切角的正方形结构,在另一个对角的对角线上,蚀刻有扇形缝隙,在实现了天线单元的较高带宽的同时,减小了辐射体的体积。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图;
[0017]图2是本发明辐射体的结构示意图;
[0018]图3是本发明第一巴伦的结构示意图;
[0019]图4是本发明第二巴伦的结构示意图;
[0020]图5是本发明底座的结构示意图;
[0021 ]图6是本发明S参数的仿真图;
[0022]图7是本发明在不同频点H面的方向图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述:
[0024]参照图1,本发明包括辐射体1、第一馈电巴伦2、第二馈电巴伦3、底座4、反射板5和射频电缆6;所述第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3相互正交;所述第一馈电巴伦2用于给辐射体I上对应的半波振子馈电,同样地,第二馈电巴伦3用于给辐射体I上对应的半波振子馈电,以此实现两个垂直方向的极化;所述第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3的顶部和底部,各设置有两个矩形凸起,用于安装与其垂直的辐射体I和底座4;底座4和反射板5通过非金属固定件连接,本实施例采用塑料铆钉;反射板5采用轻质导电材料,本实施例选用厚度为Imm的方形铝板,其四边设置有垂直向上的凸沿,用于改善天线单元辐射特性;所述辐射体
1、底座4和反射板5均为方形,且相互平行;第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3均为带凸起的矩形,且与辐射体1、底座4和反射板5垂直;辐射体1、第一馈电巴伦2、第二馈电巴伦3和底座4均安装在反射板5的中心,且关于其几何中心对称;两根50欧姆射频电缆6分别与第一馈电巴伦2和第二馈电巴伦3相连;射频电缆6的内芯分别与第一馈电巴伦2上表面的馈线22和第二馈电巴伦3上表面的馈线32焊接,外芯分别与底座4下表面的金属贴片42焊接。
[0025]参照图2,福射体I包括福射体介质板16和印制在该福射体介质板16上表面的两对半波振子,福射体介质板16采用介电常数为4.4,厚度为0.8mm的FR-4方形介质板;福射体介质板16上的两对半波振子相互正交,由其对应的巴伦馈电,用于实现±45°双极化;
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