专利名称：宽频带双极化基站天线辐射单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天线的辐射单元，尤其涉及一种可同时适用于2G、3G和4G基站天线上的辐射单元。
背景技术：
随着移动通信技术的飞速发展，3G技术已在全球范围内进入商业运行，各国政府和相关公司正在投入大量人力和财力，对UTRA长期演进LTE技术和4G技术展开研发试验。在新一代移动通信体制下，多系统多体制并存发展将成为必然。未来4G技术还在向LTE、WiMAX、WLAN等频段和体制发展。这些都要求天线是多系统共用的，为了适应移动通信多网融合的发展趋势以及网络的后续演进，避免重复建设和投资，希望天线尽可能宽频带工作。现有的双极化天线辐射单元设计存在着一些缺点(I)带宽大多只能覆盖GSM和CDMA低频端的824MHz-960MHz频段或高频端1710MHz_1990MHz频段，其相对带宽只有16%，由于频段698MHz-825MHz和1920MHz_2690MHz第三代无线电通信业务的开通，这就希望基站天线具有更宽的频带。(2)双极化天线要求端口之间的隔离性能规范为28dB或者更大，现有天线一般通过加大振子之间的距离或者用机械的方式(如增加寄生元件)来减小双极化振子间的耦合，来提高隔离度。但是，这样做既增加了天线单元的尺寸和材料用量，也增加了设计的难度。(3)辐射单元结构复杂，馈电形式复杂，不利于大批量生产，且难于保证一致性。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、稳定，一致性好，相比于现有的基站天线，具有更宽的带宽、更高的端口隔离度的双极化基站天线辐射单元。为实现上述目的，本实用新型包括包括金属反射板、振子主体、同轴线平衡变换器和圆柱形底座，振子主体主要由四个辐射臂构成，每个辐射臂通过一个支撑柱支撑，其特征在于每个辐射臂均为夹角为45°的V型臂加弧形包络构成的中空扇形结构，四个辐射臂6在空间依次按90°放置，形成十字交叉结构。上述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于互不相邻的两个辐射臂位于一条直线上，构成两个半波对称阵子，每个半波对称阵子中的一个辐射臂的V型臂顶点开有圆形开孔。上述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于每个支撑柱均为长度1/4波长的角型金属结构，其上端与辐射臂的V型臂连为一体。上述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于同轴线平衡变换器采用倒L结构，同轴线从金属反射板引出，外导体贴着支撑柱，内导体通过该支撑柱支撑的辐射臂上的圆形开孔与该半波对称阵子的另一个辐射臂连接，实现不平衡-平衡馈电。所述四个辐射臂、四个支撑柱和圆柱形底座采用铝合金铸造成型的一体化金属结构。本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是本实用新型由于采用了夹角为45°的V型臂加弧形包络构成的中空扇形结构作为辐射部，该结构在天线电长度不变的前提下，极大地延长了电流路径，展宽了带宽，且具有十分优越的宽频带特性；同时由于四个辐射臂在空间依次按90°放置，以及辐射臂的结构特性，相邻辐射臂之间电磁场耦合很小，因此该基站天线辐射单元具有较高的端口隔离度；此外由于采用倒L结构同轴线平衡变换器，且辐射臂上的V型槽开有圆形开孔，便于实现不平衡-平衡馈电，且由于所述四个辐射臂、四个支撑柱和圆柱形底座采用铝合金铸造成型的一体化金属结构，成本低，一致性好，便于批量生产。
图I是本实用新型辐射单元的立体结构示意图；·[0013]图2是本实用新型辐射单元的俯视图；图3是本实用新型辐射单元半波对称阵子的主视图；图4是本实用新型辐射单元单个辐射臂和支撑柱结构示意具体实施方式
参照图I 图4，本实用新型的宽频带双极化基站天线辐射单元，包括金属反射板I、振子主体2、同轴线平衡变换器3和圆柱形底座4。其中所述的振子主体2，主要由四个辐射臂6构成，每个辐射臂6均由支撑柱7支撑，每个辐射臂6均为夹角为45°的V型臂加弧形包络构成的中空扇形结构，四个辐射臂6在空间依次按90°放置，形成十字交叉结构。该十字交叉结构中互不相邻的两个辐射臂6位于一条直线上，共构成两个半波对称阵子，每个半波对称阵子中的一个辐射臂上的V型臂顶点开有圆形开孔8。支撑柱7为长度1/4波长的角型金属结构，其上端与辐射臂6的V型臂连为一体。所述的四个辐射臂6、四个支撑柱7和圆柱形底座4采用铝合金铸造成型的一体化金属结构，圆柱形底座4上开有四个螺孔，通过螺钉5将该一体化金属结构固定在金属反射板I上。所述的同轴线平衡变换器3为倒L结构，分别对两个半波对称阵子进行馈电剥去同轴线外皮，从金属反射板I开孔处引出，将其外导体与金属反射板I相连，并贴着支撑柱7，其内导体通过该支撑柱7支撑的辐射臂6上的圆形开孔8与该半波对称阵子的另一个辐射臂6连接，实现不平衡-平衡馈电。本实用新型的低频段和高频段宽频带双极化基站天线辐射单元，分别在电磁仿真软件HFSS里进行仿真，其仿真结果表明在698MHz-960MHz频段，其端口电压驻波比小于1.35，隔离度大于43(^，水平面3(^波束宽度为65° ±5°，主轴交叉极化比大于19dB ;在17101^-26901^频段内，其电压驻波比小于1.4，隔离度大于38. 5dB，水平面3dB波束宽度为65° ±5°，主轴交叉极化比大于19dB。可见，本实用新型的宽频带双极化基站天线辐射单元覆盖了 2G、3G的全部频段和4G的部分频段，具有优良的宽频带特性。以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用 新型创新构思的前提下所做出的若干变形和改进，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种宽频带双极化基站天线辐射单元，包括金属反射板(I)、振子主体(2)、同轴线平衡变换器(3)和圆柱形底座(4)，振子主体(2)主要由四个辐射臂(6)构成，每个辐射臂(6)通过一个支撑柱(7)支撑，其特征在于每个辐射臂(6)均为夹角为45°的V型臂加弧形包络构成的中空扇形结构，四个辐射臂(6)在空间依次按90°放置，形成十字交叉结构。
2.根据权利要求I所述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于互不相邻的两个辐射臂(6)位于一条直线上，共构成两个半波对称阵子，每个半波对称阵子中的一个辐射臂(6)的V型臂顶点开有圆形开孔(8)。
3.根据权利要求I所述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于每个支撑柱(7)均为长度1/4波长的角型金属结构，其上端与辐射臂(6)的V型臂连为一体。
4.根据权利要求I所述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于同轴线平衡变换器(3)采用倒L结构，同轴线从金属反射板(I)引出，外导体贴着支撑柱(7)，内导体通过该支撑柱(7)支撑的辐射臂(6)上的圆形开孔(8)与该半波对称阵子的另一个辐射臂(6)连接，实现不平衡-平衡馈电。
5.根据权利要求I所述的宽频带双极化基站天线辐射单元，其特征在于所述四个辐射臂(6)、四个支撑柱(7)和圆柱形底座(4)采用铝合金铸造成型的一体化金属结构。
专利摘要本实用新型公开了一种宽频带双极化基站天线辐射单元。它包括金属反射板(1)、振子主体(2)、同轴线平衡变换器(3)和圆柱形底座(4)。振子主体(2)主要由四个辐射臂(6)构成，每个辐射臂(6)均为夹角为45°的V型臂加弧形包络构成的中空扇形结构，四个辐射臂(6)在空间依次按90°放置，形成十字交叉结构。每个辐射臂(6)通过一个支撑柱(7)支撑，支撑柱(7)为长度1/4波长的角型金属结构，振子主体(2)和圆柱形底座(4)采用铝合金铸造成型的一体化金属结构，并固定在金属反射板(1)上。本实用新型具有成本低，一致性好，频带宽的优点，可适用于目前各类移动通信基站。
文档编号H01Q1/36GK202712411SQ20112044755
公开日2013年1月30日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者侯建强, 李鹏杰, 王瑞华, 陈晋吉, 吴仕喜 申请人:西安电子科技大学