一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线的制作方法
【专利摘要】本发明适用于通讯【技术领域】，提供了一种双极化宽频天线振子单元包括：辐射体以及平衡馈电装置；辐射体包括四个辐射臂，每一个辐射臂上均设置有镂空结构；每一个辐射臂的外围均呈多边形并包括与外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连；每一个辐射臂在缺角部分相对的角设置有开路，开路与镂空结构一并被镂空，开路将缺角部分相对的角划分成二个相互对称的端；在二个相互对称的端分别延伸出一加载段，通过相邻辐射臂加载段之间的电磁耦合，使相邻辐射臂形成闭合的电磁回路。本发明结构简单，制造容易，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
【专利说明】一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线
【技术领域】
[0001]本发明属于通讯【技术领域】，尤其涉及一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线。
【背景技术】
[0002]随着移动通信的迅猛发展，各种制式的工作频段也在不断扩展，TD-SCDMA网络中的智能天线的工作频率为1880-1920MHz，2010-2025 MHz, 2300-2400 MHz ;DCS的通信频率为 1710-1880 MHz ；PCS 的通信频率为 1850-1990 MHz ；UMTS 的通信频率为 1920-2170 MHz ；全球微波互联接入的部分通信频段为2300-2690MHZ。因此，现已提出了能兼顾上述制式的，工作频段为1710-2690MHZ的宽带天线的市场需求。而1710_2690ΜΗζ的相对频带宽度则达到44.5%，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。
[0003]基站天线是移动通信系统的重要组成部分，其特性直接影响各个无线网络的整体性能。随着网络覆盖和容量的不断增加，基站和基站天线的数量快速增长，蜂窝之间的相互关系是衡量网络性能的关键指标。这一指标定义了蜂窝之间以及组成蜂窝的扇区之间的能量重叠；通常被称为扇区功率比，是指由天线辐射图形成的期望覆盖区域外信号功率与区域内的信号功率之比(SPR)。扇区功率比越低，天线的抗干扰性能越好。
[0004]有鉴于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供一种宽频、高SPR双极化天线单元及宽频天线，有效增加天线带宽，改善宽频双极化天线辐射单元对临近高频单元的边界条件，可以更合理地保障多频段基站天线设计中，各频段的各项电性能的独立性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
[0006]本发明是这样实现的，一种双极化宽频天线振子单元，所述双极化宽频天线振子单元安装于金属反射板上，所述双极化宽频天线振子单元包括:
辐射主体，所述辐射主体包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置；
金属馈电片，所述金属馈电片共有两片，置于平衡馈电装置上方，形成交叉的十字形，交叉处不相连；
所述辐射体包括四个辐射臂，所述四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂上均设置有镂空结构；
所述平衡馈电装置的一端固定安装在所述金属反射板上，所述四个辐射臂环绕设置于所述平衡馈电装置的四周；
每一个辐射臂的外围均呈多边形并包括与所述外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连；
所述每一个辐射臂在所述缺角部分相对的角设置有开路，所述开路与所述镂空结构一并被镂空，所述开路将所述缺角部分相对的角划分成二个相互对称的端；
在所述二个相互对称的端分别延伸出一加载段，包括第一加载段和第二加载段。
[0007]优选地，所述加载段分别二段，包括第一段和第二段，所述第一段和第二段无缝隙连接。
[0008]优选地，所述第一段和第二段均呈L形，所述第一段的第一端与所述第二段的第二端连接。
[0009]优选地，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相邻、所述第二辐射臂与所述第三辐射臂相邻、所述第三辐射臂与所述第四辐射臂相邻、所述第四辐射臂与所述第一辐射臂相邻；
所述第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段平行排列，围成一长方形，所述第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形，所述第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形，所述第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形。
[0010]优选地，所述镂空结构呈钻石形状。
[0011]优选地，所述四个辐射臂中心附近设有连接部，其中，相邻的两个连接部上表面设有凸柱，另外两个连接部设有供馈电电缆通过的通孔，所述金属馈电片一端连接在凸柱上，另外一端与馈电电缆的电缆芯相连，馈电电缆穿过连接部上设有的通孔，馈电电缆的屏蔽层与通孔的表面相连。
[0012]优选地,所述四个辐射臂具有两面,分为正面和反面，正面与反面之间填充有介质，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相邻、所述第二辐射臂与所述第三辐射臂相邻、所述第三辐射臂与所述第四辐射臂相邻、所述第四辐射臂与所述第一辐射臂相邻；
所述辐射臂的加载段分为正面与反面，所述辐射臂的正面加载段与相邻辐射臂的反面加载段上下排列。
[0013]优选地，所述平衡馈电装置的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
[0014]优选地，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；
所述第一加载段呈梯形，所述第二加载段大致呈L形；第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段垂直排列，第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段垂直排列，第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段垂直排列，第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段垂直排列。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种包括上面所述的双极化宽频天线振子单元的宽频双极化天线。
[0016]在本发明中，本发明提供的一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。本发明实施例具有超过45%的阻抗带宽，互调、隔离电气性能优越，扇区功率比(SPR)高，且具有外形尺寸小，造价低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明第一实施例提供的双极化宽频天线振子单元的结构示意图。
[0018]图2是本发明第一实施例提供的双极化宽频天线振子单元未安装金属馈电片的结构示意图。
[0019]图3是本发明第二实施例提供的双极化宽频天线振子单元的结构示意图。
[0020]图4是本发明第二实施例提供的双极化宽频天线振子单元的正面结构示意图。
[0021]图5是本发明第二实施例提供的双极化宽频天线振子单元的反面结构示意图。
[0022]图6是本发明施例提供的双极化宽频天线振子单元的仿真方向图。
[0023]图7是本发明施例提供的双极化宽频天线振子单元的增益示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]请参阅图1及图2，图1是本发明实施例提供的双极化宽频天线振子单元的结构示意图。图2是本发明实施例提供的辐射体的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0026]本发明实施例提供的双极化宽频天线振子单元安装于金属反射板10上。
[0027]在本发明实施例中，所述双极化宽频天线振子单元包括:辐射主体、金属馈电片40。
[0028]所述辐射主体包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置20。
[0029]在本发明实施例中，所述辐射体包括四个辐射臂30，分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂。第一辐射臂与第二辐射臂相邻、第二辐射臂与第三辐射臂相邻、第三辐射臂与第四辐射臂相邻、第四辐射臂与第一辐射臂相邻。所述四个辐射臂30两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂30上均设置有镂空结构31。优选地，所述镂空结构31大致呈钻石形状，或者是多边形等，然而，可以理解的是，并不限于上述形状，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0030]在本发明实施例中，每一个辐射臂30的外围均大致呈多边形并包括与所述外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂30的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连。优选地，每一个辐射臂30的外围均大致呈矩形，如正方形等。
[0031]在本发明实施例中，所述每一个辐射臂30在所述缺角部分相对的角设置有开路32，所述开路32与所述镂空结构31 —并被镂空。在本实施例中，所述开路32将所述缺角部分相对的角划分成二个相互对称的端。
[0032]在本发明实施例中，在所述二个相互对称的端分别延伸出一加载段33，包括第一加载段和第二加载段，所述加载段33大致呈L形。
[0033]在本发明实施例中，通过相邻辐射臂加载段之间的电磁耦合，使相邻辐射臂形成闭合的电磁回路。
[0034]优选地，所述加载段33分别二段，包括第一段331和第二段332，所述第一段331和第二段332无缝隙连接，即所述第一段331和第二段332 —体成型。所述第一段331和第二段332均大致呈L形，所述第一段331的第一端与所述第二段332的第二端连接。
[0035]作为本发明一优选实施例，所述四个辐射臂具有两面，分为正面和反面，正面与反面之间填充有介质，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相邻、所述第二辐射臂与所述第三辐射臂相邻、所述第三辐射臂与所述第四辐射臂相邻、所述第四辐射臂与所述第一辐射臂相邻；所述辐射臂的加载段分为正面与反面，所述辐射臂的正面加载段与相邻辐射臂的反面加载段上下排列。
[0036]例如，第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段平行排列，大致围成一长方形，第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段平行排列，大致围成一长方形，第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段平行排列，大致围成一长方形，第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段平行排列，大致围成一长方形。
[0037]请参阅图3、图4及图5，作为本发明另一实施例，在所述二个相互对称的端分别延伸出一加载段，包括第一加载段和第二加载段，所述第一加载段大致呈梯形，所述第二加载段大致呈L形。第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段垂直排列，第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段垂直排列，第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段垂直排列，第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段垂直排列。
[0038]在本发明实施例中，所述平衡馈电装置20的一端固定安装在所述金属反射板10上，所述四个辐射臂30均远离所述金属反射板10，并环绕设置于所述平衡馈电装置20的四周。
[0039]在本发明实施例中，所述平衡馈电装置20为同轴结构，包括外围导体以及内部导体，其中，所述外围导体安装在所述金属反射板10上，包括四个部分，所述外围导体的每一个部分分别用于支撑并电连接所述辐射体中对应的一个辐射臂30，且所述外围导体的每一个部分相互之间平行并有一定间隙相隔，所述内部导体为空心的圆柱结构，用于放置所述金属馈电片。
[0040]在本发明实施例中，所述双极化宽频天线振子单元还包括:所述金属馈电片，所述金属馈电片共有两片，置于平衡馈电装置上方，形成交叉的十字形，交叉处不相连。所述四个辐射臂中心附近设有连接部，其中，相邻的两个连接部上表面设有凸柱，另外两个连接部设有供馈电电缆通过的通孔，金属馈电片一端连接在凸柱上，另外一端与馈电电缆的电缆芯相连，馈电电缆穿过连接部上设有的通孔，馈电电缆的屏蔽层与通孔的表面相连。
[0041]在本发明实施例中，所述平衡馈电装置20的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置20的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
[0042]在本发明实施例中，所述辐射体与所述平衡馈电装置20构成大致T型结构，且所述辐射体的四个辐射臂30位于同一平面上并均与所述金属反射板10大致平行。在本实施例中，所述辐射体的四个辐射臂30相互之间有一定间隙相隔，且所述四个辐射臂30的高度相等并均与所述平衡馈电装置20相连。
[0043]在本发明实施例中，在所述四个辐射臂30中任何不相邻的两个辐射臂30围绕所述平衡/不平衡转换器的中心呈中心对称分布。在本实施例中，在所述四个平衡/不平衡转换器中对角的两个辐射臂30互相连接且呈极化正交设置，以形成极化方向为正/负45度的两个极化辐射整体。
[0044]在本发明实施例中，所述辐射主体为一体化压铸成型，或者是通过介质板印刷组合而成。
[0045]请参阅图6及图7，图6是本发明施例提供的双极化宽频天线振子单元的仿真方向图和增益示意图。图7是本发明施例提供的双极化宽频天线振子单元的增益示意图。
[0046]本发明实施例还提供了一种宽频双极化天线，所述宽频双极化天线包括所述金属反射板以及在所述金属反射板上线性设置的所述双极化宽频天线振子单元。所述双极化宽频天线振子单元的结构在上面已详细描述，在此，不再赘述。
[0047]作为本发明一优选实施例，所述宽频双极化天线还包括至少一个外嵌在所述双极化宽频天线振子单元中的低频段天线辐射单元。
[0048]综上所述，本发明实施例提供的一种双极化宽频天线振子单元以及宽频双极化天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。本发明实施例具有超过45%的阻抗带宽，互调、隔离电气性能优越，扇区功率比(SPR)高，且具有外形尺寸小，造价低的优点。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种双极化宽频天线振子单元，所述双极化宽频天线振子单元安装于金属反射板上，其特征在于，所述双极化宽频天线振子单元包括: 辐射主体，所述辐射主体包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置； 金属馈电片，所述金属馈电片共有两片，置于平衡馈电装置上方，形成交叉的十字形，交叉处不相连； 所述辐射体包括四个辐射臂，所述四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂上均设置有镂空结构； 所述平衡馈电装置的一端固定安装在所述金属反射板上，所述四个辐射臂环绕设置于所述平衡馈电装置的四周； 每一个辐射臂的外围均呈多边形并包括与外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连； 所述每一个辐射臂在所述缺角部分相对的角设置有开路，所述开路与所述镂空结构一并被镂空，所述开路将所述缺角部分相对的角划分成二个相互对称的端； 在所述二个相互对称的端分别延伸出一加载段，包括第一加载段和第二加载段。
2.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述加载段分别二段，包括第一段和第二段，所述第一段和第二段无缝隙连接。
3.如权利要求2所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述第一段和第二段均呈L形，所述第一段的第一端与所述第二段的第二端连接。
4.如权利要求3所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相邻、所述第二辐射臂与所述第三辐射臂相邻、所述第三辐射臂与所述第四辐射臂相邻、所述第四辐射臂与所述第一辐射臂相邻； 所述第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段平行排列，围成一长方形，所述第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形，所述第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形，所述第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段平行排列，围成一长方形。
5.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述镂空结构呈钻石形状。
6.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述四个辐射臂中心附近设有连接部，其中，相邻的两个连接部上表面设有凸柱，另外两个连接部设有供馈电电缆通过的通孔，所述金属馈电片一端连接在凸柱上，另外一端与馈电电缆的电缆芯相连，馈电电缆穿过连接部上设有的通孔，馈电电缆的屏蔽层与通孔的表面相连。
7.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述四个辐射臂具有两面，分为正面和反面，正面与反面之间填充有介质，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂；所述第一辐射臂与所述第二辐射臂相邻、所述第二辐射臂与所述第三辐射臂相邻、所述第三辐射臂与所述第四辐射臂相邻、所述第四辐射臂与所述第一辐射臂相邻； 所述辐射臂的加载段分为正面与反面，所述辐射臂的正面加载段与相邻辐射臂的反面加载段上下排列。
8.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述平衡馈电装置的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
9.如权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述四个辐射臂分别为第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂、第四辐射臂； 所述第一加载段呈梯形，所述第二加载段大致呈L形；第一辐射臂的第一加载段与第四辐射臂的第二加载段垂直排列，第一辐射臂的第二加载段与第二辐射臂的第一加载段垂直排列，第二辐射臂的第二加载段与第三辐射臂的第一加载段垂直排列，第三辐射臂的第二加载段与第四辐射臂的第一加载段垂直排列。
10.一种包括权利要求1至9任一项所述的双极化宽频天线振子单元的宽频双极化天线。
【文档编号】H01Q19/10GK104134856SQ201410362657
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】吴中林, 石磊, 叶海鸥, 方锋明 申请人:广东通宇通讯股份有限公司