专利名称：：适于基站天线使用的宽带双极化天馈单元的制作方法
技术领域：
：本发明涉及天线技术，具体说是一种宽带双极化基本天馈单元，可用于制作移动通信基站天线。
背景技术：
：随着世界各国经济的高速发展，城市密集的高大建筑群如雨后春箅高高竖起，使移动通信电波的传播环境变得愈来愈恶劣，为了克服多径效应对移动通讯造成的信号衰落，采用由两个相同天线组成的空间分集是一种有效解决方案。但随着多种通信业务的增加和居民健康意识的不断增强，在城市越来越难找到利用空间分集安装两个天线的位置，迫使人们必须减少天线数量和安装空间，于是就出现了将两个正交隔离的线极化天线组合在一起，构成利用极化分集改善多径效应造成信号衰落的双极化天线。目前基站使用的宽带低成本天线主要是用单极化天线，这种单极化天线采用微带线馈电的对称振子，且馈电导带位于兼作对称振子辐射臂支撑结构的带状线的中心。为了实现双极化基本天馈单元，只能把这种宽带低成本天馈单元排成T型和菱形，构成宽带低成本T型和菱形双极化基本天馈单元。例如把它们安装在宽度较窄的U形接地板上，就可构成水平面半功率波束宽度HPBWh二65。的双极化板状天线。例如采用专利申请号为200710017809.5的天馈单元就很容易构成水平面半功率波束宽度HPBWH=65°的双极化板状天线，但要采用这种天馈单元要构成水平面半功率波束宽度HPBWH二90。的双极化板状天线，就必须加宽U型接地板的宽度，这样不仅增加了天线成本，而且也使天线的重量增加。现有十字型双极化基站天线阵所用的U型对称振子又由于使用同轴线馈电，使天线的结构复杂、成本高，特别是存在频带窄，隔离度及无源三阶互调难达标的缺点。发明的内容本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、重量轻，适于基站天线使用的宽带双极化天馈单元，以方便实现天线的隔离度和无源三阶互调，提到天线性能。本发明的目的是这样实现的根据理论和仿真分析，若要在窄底板上构成水平面半功率波束宽度HPBWH=90°的双极化基站天线，需要用十字型双极化天馈单元。本发明的技术方案是对原来申请人发明的用带状线馈电的宽带低成本对称振子的结构进一步改进，构成十字型宽带双极化天馈单元，用它既可以构成水平面半功率波束宽度HPBWH=90°的双极化阵列天线，也可以构成HPBWH=65°的双极化阵列天线。该宽带双极化天馈单元包括振子、支撑板、接地板，其中振子采用两个由弯曲带状线馈电的对称振子，该两个对称振子按照十字形结构排列固定在接地板上，该两个弯曲带状线的导带偏置于各自对称振子辐射臂的中心点，并分别固定在距离中心点较远的两个辐射臂上。所述的两个弯曲带状线在通过各自对称振子辐射臂中心点处的位置为高低错位。所述的对称振子的辐射臂宽度W1与支撑板的宽度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。所述的弯曲带状线导带的宽度W3分别小于支撑板的宽度W2和辐射臂的宽度W1，即W3〈W1，W3〈W2。所述距离中心点较远的辐射臂距离W6是对称振子两个辐射臂间距W4的11/12，即W6二l雨4/12。所述的十字形结构的角平分线上设有隔离金属片，该隔离金属片固定在接地板上。所述的弯曲带状线导带的宽度W3，支撑板的宽度W2，辐射臂宽度Wl，对称振子两个辐射臂间距W4及辐射臂距离中心点的距离W5、W6均为可调。本发明由于采用将带状线的导带偏置于各自对称振子辐射臂的中心点的结构，可避免加宽U型接地板宽度增加成本的问题；同时由于在十字形结构的角平分线上附加了隔离金属片，进一步提高±45°线极化天线端口之间的隔离度；此外由于带状线导带的宽度W3，支撑板的宽度W2，辐射臂宽度Wl，对称振子两个辐射臂间距W4及辐射臂距离中心点的距离W5、W6均为可调，故可很容易实现宽带阻抗匹配。仿真和实测结果表明本发明的宽带低成本基站天线使用的十字型双极化天馈单元，在806-960MHz频段内，即在17.4%的相对带宽内，实测±45°双端口天线之间的隔离度达到30dB，每个端口的电压驻波比VSWRC5，增益G二8-9dBi，HPBWH=68°70。，调整U型接地板的尺寸，也可以得到其它水平面半功率波束宽度。用本发明的天馈单元制作基站天线具有成本低、重量轻、频带宽的优点，既可构成HPBWH=65°的双极化板状天线，也构成HPBW^90。的双极化板状天线。本发明的目的、特征及优点，参照附图进一步作如下说明。图1是本发明双极化天馈单元的立体示意图；图2是本发明双极化天馈单元的顶视图3是本发明双极化天馈单元在806-960MHz频段实测的端口VSWR及隔离度曲线图4是本发明双极化天馈单元中，-45°极化在f二806MHz实测的水平和垂直面方向图5是本发明双极化天馈单元中，+45°极化在f二890MHZ实测的水平和垂直面方向图；图6是本发明双极化天馈单元中，-45°极化在f=960MHZ实测的水平和垂直面方向图。具体实施例方式参看图1和图2，本发明包括一对对称振子1、馈电网络2，U型接地板3。该一对对称振子的辐射臂6、7和4、5按十字型结构排列，四个辐射臂分别垂直连接金属支撑板8、9和10、11，四个金属支撑板的下端分别带有安装板18、19和20、21，安装板18、19和20、21上均开有安装孔22，十字型辐射臂6、7和4、5分别通过两个安装孔22拉铆固定在U型接地板3上，与接地板轴线成±45°。该馈电网络2由两个带状线12、13组成，带状线12的上端导带14弯曲，并偏置于对称振子辐射臂6和7的中心点，固定在偏离中心点较远距离的辐射臂7上，带状线13的上端导带16弯曲，并偏置对称振子辐射臂4和5的中心点，固定在偏离中心点较远距离的辐射臂4上。固定时，导带14和16不仅要水平交叉弯折，而且在通过各自对称振子辐射臂中心点处的位置要高低错位，以免短路，即导带16要高出导带14的位置，再分别在辐射臂4的固定点17和辐射臂7的固定点15处拉铆连接；导带14、16的下端23、25分别通过U型接地板3上的小孔24、26与同轴线的内导线或微带线的带线相连，完成传输线一带状线给两称振子的平衡馈电任务，图中未画出同轴线或带状线。两个对称辐射臂4、5和6、7的宽度均为W1，支撑它们的金属板8、9和10、11的宽度均为W2，导带i4、16的宽度均为W3。对称振子的辐射臂宽度W1与支撑板的宽度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。弯曲带状线导带的宽度W3既小于支撑板的宽度W2，也小于辐射臂的宽度Wl，即W3〈W1，W3〈W2。导带偏离对称振子辐射臂中心点较远的辐射臂距离为W6，导带偏离对称振子辐射臂中心点较近的辐射臂距离为W5，对称振子两个辐射臂的间距为W4，该W6是对称振子两个辐射臂间距W4的11/12，即W6二1WW4/12。为了实现各端口的阻抗匹配，该弯曲带状线导带的宽度W3，支撑板的宽度W2，辐射臂宽度W1，对称振子两个辐射臂间距W4及辐射臂距离中心点的距离W5、W6均为可调。为了实现最好的端口隔离度，在十字形结构的角平分线上设有隔离金属片27，该隔离金属片通过安装孔22固定在U型接地板3上。金属片27的宽度、高度、距离十字型对称振子的位置均为可调。本发明上述的十字型双极化天馈单元均用铝材制造。参见图3，是本发明十字型双极化基本天馈单元分别在±45°端口的实测VSWR频率特性曲线。由图3看出，在806—960MHz频段，即在17.4%的相对带宽内，在±45°端口，VSWR《1.5，端口间的隔离度大于30dB。参见图4、图5、图6，分别给出了f二806MHz，8彌Hz，960MHz实测的一个端口的水平面和垂直面方向图，由于两个端口的方向图基本相同，所以只给出一个端口的方向图，具体半功率波束宽度如下表<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由实测方向图4、图5、图6可以看出，在806—960MHz的高，低，中三个频率上满足基站天线所规定的HPBWH=65°±6°的要求。权利要求1.一种适于基站天线使用的宽带双极化天馈单元，包括振子、支撑板、接地板，其特征在于振子采用两个由弯曲带状线馈电的对称振子(1)，该两个对称振子按照十字形结构排列固定在接地板(3)上，该两个弯曲带状线的导带(14)和(16)偏置于各自对称振子辐射臂的中心点，并分别固定在偏离中心点较远的两个辐射臂(7)和(4)上。2.根据权利要求1所述的双极化天馈单元，其特征在于两个弯曲带状线的导带(14)和(16)在通过各自对称振子辐射臂中心点处的位置为高低错位。3.根据权利要求1所述的双极化天馈单元，其特征在于对称振子的辐射臂宽度Wl与支撑板的宽度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。4.根据权利要求1所述的双极化基本天馈单元,其特征在于弯曲带状线导带的宽度W3分别小于支撑板的宽度W2和辐射臂的宽度Wl，即W3〈W1，W3〈W2。5.根据权利要求1所述的双极化天馈单元,其特征在于偏离中心点较远的辐射臂的距离W6是对称振子两个辐射臂间距W4的11/12，即W6=11*W4/12。6.根据权利要求1所述的双极化天馈单元，其特征在于两个对称振子的十字形角平分线上设有隔离金属片(27)，该隔离金属片固定在接地板(3)上。7.根据权利要求3或4或5所述的双极化天馈单元，其特征在于弯曲带状线导带的宽度W3，支撑板的宽度W2，辐射臂宽度W1，对称振子两个辐射臂间距W4及辐射臂距离中心点的距离W5、W6均为可调。8.根据权利要6所述的双极化基本天馈单元，其特征在于金属片(27)的宽度、高度、距离十字型对称振子的位置均为可调。全文摘要本发明提供了一种双极化宽带天馈单元。该天馈单元将两个用带状线馈电的对称振子组成十字型结构，固定在接地板上，并在与该接地板轴线成±45°的角平分线的位置处固定有隔离金属片(27)；该两个带状线的上端导带(14)和(16)弯曲，偏置于各自对称振子辐射臂的中心点，并在各自对称振子辐射臂中心点处的位置为高低错位通过，分别固定在偏离中心点较远距离的两个辐射臂(7)和(4)上，该带状线导带的宽度W3，支撑板的宽度W2，辐射臂宽度W1，对称振子两个辐射臂间距W4、辐射臂距离中心点的距离W5、W6以及金属片(27)的高度、宽度、位置均为可调。本发明具有频带宽、隔离度能达到30dB的优点，可构成双频、三频基站天线使用的HPBW<sub>H</sub>＝65°和HPBW<sub>H</sub>＝90°的双极化阵列天线。文档编号H01Q21/24GK101197470SQ20071018858公开日2008年6月11日申请日期2007年12月12日优先权日2007年12月12日发明者俱新德,刘军州,张培团,徐会清,肖良勇,赵玉军申请人:西安海天天线科技股份有限公司