专利名称：一种宽带双极化天线单元的制作方法
一种宽带双极化天线单元本发明涉及了移动通信基站天线领域，尤其涉及一种宽带双极化天线单元。 [技术背景]伴随3G产业链的日趋成熟，从2008开始，第3代移动通信系统(3G)已在国内的进 入规模布网和商用。移动通信在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，截至2010年 10月，我国移动通信用户总数达到8. 05亿户，其中3G用户数达到2520万户，投入使用的基 站天线超过200万副。随着各种移动通信业务及种类的不断增加，对数据传输速率的要求 也越来越高，相应的各种通信制式的工作频段也在不断扩展。TD-SCDMA/LTE网络中智能天 线的工作频率为 1880-1920MHz，2010-2025MHz，2300-2400MHz，2500-2690MHz。DCS 的通信 频率为 1710-1880MHz。PCS 的通信频率为 1850_1990MHz。UMTS 的通信频率为 1920_2170MHz。 WiMax(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，即全球微波互联接入)的部 分通信频段为2300-2700MHZ。因此，现已提出了设计一个兼顾上述制式的宽带天线的市场 需求。1710-2400MHZ的相对频带宽度超过33%，1710_2700MHz的相对频带宽度则接近 45%，现有的双极化天线振子一般都难以满足，由此组成的天线阵的带宽也受到限制。因此 不同网络需要多付天线来支持。现有宽带振子的设计方案，如专利号为ZL20082012^37.3， CN 201174423Y，CN 101465475A等所述的宽带振子，它的相对带宽只有33%左右。而且其 结构复杂，工艺要求严格，成本较高，降低了产品的市场竞争力。本发明提供了一种适用于移动通信系统的宽带双极化天线单元，用于实现较宽的 阻抗及增益特性。其相对带宽接近45%，实现结构简单，加工方便，成本低廉。一种宽带双极化天线单元，包括辐射体和平衡馈电装置，该平衡馈电装置对辐射 体馈电，即激励辐射体，该辐射体是由四个辐射片组成，所述的四个辐射片两两对称且正交 分布，形成两对正交的对称辐射组合，该平衡馈电装置包括激励金属片和平衡巴仑，该平衡 巴仑同时构成各辐射片的支撑体，所述的辐射片外轮廓呈90度扇形状，每个辐射片上设有 镂空结构以及与该镂空结构边缘一体化成型的加载段，相邻辐射片之间的间隙小于0. 1个 波长，辐射片与支撑体成为一体，且呈90度夹角。作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下上述的的激励金属片包括第一激励金属片和第二激励金属片，且该激励金属片为 金属良导体。上述的镂空结构以及与该镂空结构边缘一体化成型的加载段为一组合设计。上述的镂空结构边缘轮廓呈弧形或者多边形。上述的加载段为一与镂空结构边缘一体化成型的四方体或者锥体。上述的加载段的长度仅限于镂空结构内部，且一端开路。
本发明所述的辐射单元每个辐射片上开有镂空结构以及可以展宽带宽、提高极化 纯度的加载段。具有超过45%的阻抗带宽，且具有外形尺寸小，结构简单，组成部件少，组装 方便，易于生产，成本低廉等有益效果。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明装配后的结构示意图；图3为本发明辐射体的俯视图；图4为本发明辐射片的俯视图。以下结合附图及具体实施例，对本发明进一步详细说明，此处所描述的实施例仅 仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。如图1，本实施例中的宽带双极化天线单元包括反射板01，支撑柱02，加载段03， 辐射片04，第一激励金属片05、第二激励金属片06，第一绝缘块07，第二绝缘块08，固定底 座09构成，四个辐射片03两两对称且正交，与支撑体02 —起组成本实施例的辐射体。该 辐射体电介质材料为铝合金。反射板01为金属板，用于固定辐射体，还起到电磁波的反射作用，其厚度相对于 工作波长可忽略不计。支撑体02通过固定底座09固定在反射板01上，形成直流短路。支撑体02呈中 空的半开放长方体状，壁厚为1. 5mm，被四条3mm宽缝隙隔开。第一激励金属片5和第二激 励金属片6外形呈“η”型，位于空心支撑体02内部，且不与支撑体02和辐射片03电连接， 激励金属片其中一端断开，以起到耦合作用，另一端向下穿过反射板01，与位于反射板01 背面的馈电网络相连接。 支撑体02同时构成平衡巴仑，激励金属片与支撑体02构成一对微带传输线，共同 组成本实施例的平衡馈电装置。如图4，辐射片04的外形呈90度扇形状，扇形朝向外侧的两个边a、b长度约为1/4 个波长，辐射片04上有一条呈长方形的加载段03，长度约0. 1个波长，其中a、b、c长度成 一定的特殊比例，其比例值约为3 3 1。如图3所示，每两个对称的辐射片组成一个半 波振子，两个半波振子以正交的方式放置，四个辐射片两两对称且正交分布。相邻的两个辐 射片之间的间隙小于0. 1个波长。辐射片04与支撑柱02合为一体且成90度夹角。主辐射体的材料可以是铜，铝， 铝合金、锌合金等，本实施例采用的材料为铝合金。由于本实施例中激励金属片不与主辐射体连接，为了使激励金属片可靠地固定在 支撑体内部，本实施例中使用第一绝缘块07和第二绝缘块08，将第一激励金属片05和第 二激励金属片06组合成一个完整的馈电装置，内置于支撑体内，且与支撑体相隔离。如图 1所示，第一绝缘块07和第二绝缘块08不仅起到固定作用，同时确保了第一激励金属片05 和第二激励金属片06之间。本实施例中，提供一个宽带双极化天线单元的实测示例，采用的铝合金反射板01厚度约为1.5mm，长宽约为200mmX 120mm，采用的支撑体02的高度约为30mm，扇形辐射片的 边长、宽约为30mm，其中加载段的长10约为10mm。将此辐射单元置于微波暗室内，使用网 络分析仪对其进行实测，所得到的电压驻波比如图6，7所示，由图可见，在VSWR < 1. 4时， 阻抗带宽接近45%。 上述实施例为本专利较佳的实施例，并非用来限制本发明的实施范围，凡任何未 背离本发明的原理所作的均等变化、组合、替代等，均属于本发明权利要求所要求保护的范 围之内。
权利要求
1.一种宽带双极化天线单元，包括辐射体和平衡馈电装置，该平衡馈电装置通过电磁 耦合作用对辐射体馈电，即激励辐射体，该辐射体是由四个辐射片组成，所述的四个辐射片 两两对称且正交分布，形成两对正交的对称辐射组合，该平衡馈电装置包括激励金属片和 平衡巴仑，该平衡巴仑同时构成各辐射片的支撑体，其特征在于所述的辐射片外轮廓呈90度扇形状，每个辐射片上设有镂空结构以及与该镂空结构 边缘一体化成型的加载段，相邻辐射片之间的间隙小于0. 1个波长，辐射片与支撑体成为 一体，且呈90度夹角。
2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的激励金属片 包括第一激励金属片和第二激励金属片，且该激励金属片为金属良导体。
3.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的镂空结构以 及与该镂空结构边缘一体化成型的加载段为一组合设计。
4.根据权利要求1或3所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的镂空结 构以及加载段的组合设计中，该镂空结构边缘轮廓呈弧形或者多边形。
5.根据权利要求1或3所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的加载段 为一与镂空结构边缘一体化成型的四方体或者锥体。
6.根据权利要求1所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的加载段的长 度仅限于镂空结构内部，且一端开路。
7.根据权利要求5所述的一种宽带双极化天线单元，其特征在于所述的加载段的长 度仅限于镂空结构内部，且一端开路。
全文摘要
本发明公开了一种宽带双极化天线单元，用于实现较宽的频带特性。该辐射单元包括反射板，主辐射体，上绝缘块，下绝缘块以及平衡馈电装置。其中主辐射体包括支撑体和辐射片，四个辐射片与支撑体为一体且成90度。每个辐射片外轮廓呈90度扇形状，每个辐射片上开有镂空结构以及用于展宽带宽、提高极化纯度的加载段。相邻辐射片之间的间隙小于0.1个波长。该辐射单元采用耦合式平衡馈电，四个支撑体底部相互短路一体化设计且固定在反射板上。本发明具有超过45％的阻抗带宽，且具有外形尺寸小，结构简单，组成部件少，组装方便，易于生产，成本低廉等优点。
文档编号H01Q21/24GK102074779SQ201010581310
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者丁勇, 伍裕江, 张利华, 成院波, 潘晋, 高晓春 申请人:广东通宇通讯股份有限公司