宽带双极化辐射单元及阵列天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种宽带双极化辐射单元及阵列天线，用于装设于反射板上组成天线，宽带双极化辐射单元包括支撑件和四个形状不同的振子臂；四个振子臂位于同一平面，排列成两行两列的阵列，构成两对正交极化的偶极子；以阵列的对角线为轴，四个振子臂关于轴呈非对称结构；振子臂为镂空四边形结构；四个振子臂分别与支撑件的四角连接，支撑件位于振子臂的下方，且垂直于振子臂平面；各振子臂的靠近阵列中心的角部处开设有切角，并在切角处与其对应的支撑件的角部连接；支撑件为中空结构，支撑件的每一壁面的中部设有等高等宽的凹槽。采用本实用新型实施例，能够有效提高单个辐射单元的阻抗带宽，改善辐射单元的隔离度和交叉极化比。
【专利说明】宽带双极化辐射单元及阵列天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动通信天线【技术领域】，尤其涉及一种宽带双极化辐射单元及阵列天线。
【背景技术】
[0002]近年来，以LTE为主导的4G通信技术发展非常迅速，国内即将进入商用阶段，市场对能够涵盖多个频段的1710?2690MHz宽频带基站天线的需求越来越大，工作在该频率下的基站天线能够覆盖 DCS (1710-1880MHz)、PCS (1850_1990MHz)、UMTS (1920_2170MHz)、TD-SCDMA (1880-2690MHz)以及WIMAX和WIFI (2400?2500)等频段。天线辐射单元性能基本决定了阵列天线的性能，而1710?2690MHz相对带宽达到44%，这就要求天线辐射单元具有超宽频带性能，对阻抗匹配、隔离度等提出了更高的要求。
[0003]目前，双极化振子所采用的技术有两种:一种是共轴正交的两对振子，另一种是四对振子组成一种平行四边形的结构。以上振子大多采用常规的半波振子、偶极子或者折合振子组成。而此类辐射单元所设计的振子臂完全相同，如图1所示。天线辐射单元包括完全相同的四个振子臂，四个振子臂关于辐射单元中心点呈中心对称，且关于X轴、y轴、X'轴和y'轴对称。
[0004]这种结构的振子臂使单个辐射单元能满足要求，但在组成阵列时(阵列通常由2?10个辐射单元组成)，对隔离度影响较大，往往组成阵列后的隔离度只有22dB左右，远远达不到28dB的要求。因而需要在辐射单元之间或者振子臂下方增加诸于片状、条状金属片，来勉强解决隔离度的问题，但增加了生产难度和成本。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种宽带双极化辐射单元及阵列天线，能够有效提高单个辐射单元的阻抗带宽，改善辐射单元的隔离度和交叉极化比；在辐射单元组成阵列天线时，仍保持良好的隔离度和交叉极化比。
[0006]为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种宽带双极化辐射单元，用于装设于反射板上组成天线，所述宽带双极化辐射单元包括支撑件和四个形状不同的振子臂；
[0007]四个振子臂位于同一平面，排列成两行两列的阵列，构成两对正交极化的偶极子；以所述阵列的对角线为轴，所述四个振子臂关于所述轴呈非对称结构；所述振子臂为镂空四边形结构；所述振子臂为镂空四边形结构；
[0008]所述四个振子臂分别与所述支撑件的四角连接，所述支撑件位于所述振子臂的下方，且垂直于振子臂平面；各振子臂的靠近阵列中心的角部处开设有切角，并在所述切角处与其对应的支撑件的角部连接；
[0009]所述支撑件为中空结构，所述支撑件的每一壁面的中部设有等高等宽的凹槽。
[0010]相应地，本实用新型实施例还提供一种阵列天线，包括反射板和装设于所述反射板上的多个上述宽带双极化辐射单元。
[0011]本实用新型实施例提供的宽带双极化辐射单元及阵列天线，能够有效提高单个辐射单元的阻抗带宽，改善辐射单元的隔离度和交叉极化比；通过振子臂的非完全对称结构，使辐射单元在组成阵列天线时，仍保持良好的隔离度和交叉极化比；辐射单元一体成型，易于生产，一致性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是现有技术中的宽频双极化辐射单元的俯视图；
[0013]图2是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的立体结构示意图；
[0014]图3是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的装配图；
[0015]图4是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的另一个实施例的结构示意图；
[0016]图5是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的定位板的立体结构示意图；
[0017]图6是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的定位板和馈电件连接结构图；
[0018]图7是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的馈电件的结构示意图；
[0019]图8是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的俯视图。
[0020]图9是本实用新型提供的阵列天线的一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]参见图2，是本实用新型提供的宽频双极化辐射单元的一个实施例的立体结构示意图。
[0023]本实施例提供一种宽带双极化辐射单元，用于装设于反射板I上组成天线。如图3?8所示，宽带双极化辐射单元包括支撑件9和四个形状不同的振子臂；
[0024]四个振子臂位于同一平面，排列成两行两列的阵列，构成两对正交极化的偶极子；以阵列的对角线为轴，四个振子臂关于V轴和太呈非对称结构；振子臂为镂空四边形结构。
[0025]四个振子臂的非对称设计，既保证了单个辐射单元的阻抗、隔离度和交叉极化比具有带宽特性，又保证其在组成阵列天线时仍具有良好的隔离度。而且，振子臂的镂空设计，改善了辐射单元的阻抗匹配和交叉极化比的性能。
[0026]四个振子臂分别与支撑件9的四角连接，支撑件9位于振子臂的下方，且垂直于振子臂平面；各振子臂的靠近阵列中心的角部处开设有切角，并在切角处与其对应的支撑件9的角部连接；
[0027]支撑件9为中空结构，支撑件的每一壁面的中部设有等高等宽的凹槽4。
[0028]进一步地，四个振子臂包括第一振子臂11，第二振子臂21，第三振子臂12和第四振子臂22 ;第一振子臂11与第三振子臂12构成第一对偶极子，第二振子臂21与第四振子臂22构成第二对偶极子；
[0029]支撑件9包括第一通孔13，第二通孔23，第三通孔14和第四通孔41 ；
[0030]第一通孔13与第一振子臂11的切角的位置相对应，形状相匹配；第二通孔23与第二振子臂21的切角的位置相对应，形状相匹配；第三通孔14与第三振子臂12的切角的位置相对应，形状相匹配；第四通孔41与第四振子臂22的切角的位置相对应，形状相匹配。
[0031]进一步地，宽带双极化辐射单元还包括第一转换馈电装置8和第二转换馈电装置15 ;第一转换馈电装置8和第二转换馈电装置15设于支撑件的底部；
[0032]第一转换馈电装置8与第一通孔13相贯通，第二转换馈电装置15与第二通孔23相贯通。
[0033]进一步地，宽带双极化辐射单元还包括第一馈电件40和第二馈电件42 ；
[0034]第一馈电件40包括馈线Tl、馈线T3和馈线T5 ;馈线Tl竖直设置在第一通孔13和第一转换馈电装置8中，馈线T3竖直设置在第三通孔14中；且馈线Tl的长度大于馈线T3的长度；馈线T5水平设置，馈线T5的一个端头与馈线Tl的上端连接，馈线T5的另一个端头与馈线T3的上端连接；馈线T3和馈线T5构成L型探针。
[0035]第二馈电件42包括馈线T2(附图中未标出)、馈线Τ3(附图中未标出)和馈线Τ6(附图中未标出);馈线Τ2竖直设置在第二通孔23和第二转换馈电装置15中，馈线Τ4竖直设置在第四通孔41中；且馈线Τ2的长度大于馈线Τ4的长度；馈线Τ6水平设置，馈线Τ6的一个端头与馈线Τ2的上端连接，馈线Τ6的另一个端头与馈线Τ4的上端连接；馈线Τ4和馈线Τ6构成L型探针。
[0036]进一步地，宽频双极化辐射单元还包括隔离片5 ；
[0037]第一馈电件40和第二馈电件42分别通过隔离片5固定且隔离在支撑件9中。隔离片5为塑料片。
[0038]进一步地，宽频双极化辐射单元还包括定位板6 ;定位板6下方设有第一对突起51和第二对突起52 ；
[0039]第一对突起51与馈线Τ5的位置相对应，第二对突起52与馈线Τ6的位置相对应，第二对突起52的高度大于第一对突起51的高度，以使第一馈电件40和第二馈电件42相隔离；
[0040]定位板6的四角下方各设有倒钩35 ;每个振子臂上具有与倒钩35相匹配的定位孔34 ；
[0041]定位板6位于四个振子臂的上方，定位板6上的倒钩35与每个振子臂上的定位孔34卡紧，使定位板6固定在四个振子臂上。
[0042]需要说明的是，定位板6为镂空设计，节省了生产成本。
[0043]进一步地，宽频双极化辐射单元还包括第一同轴电缆和第二同轴电缆；
[0044]第一转换馈电装置上设有第一馈电槽30 ;第一同轴电缆的屏蔽层焊接在第一馈电槽30上，第一同轴电缆的芯线焊接在馈线Tl的底端；
[0045]第二转换馈电装置上设有第二馈电槽32 ;第二同轴电缆的屏蔽层焊接在第二馈电槽32上，第二同轴电缆的芯线焊接在馈线Τ2的底端。
[0046]需要说明的是，辐射单元的馈电方式有两种:耦合馈电，第一馈电件40和第二馈电件42分别通过隔离片5隔离在支撑件9中，并分别通过第一同轴电缆和第二同轴电缆进行馈电；连接馈电，馈线Tl的底端和馈线Τ2的底端分别与支撑件9焊接，形成短路进行馈电。
[0047]进一步地，支撑件9的底端还设有螺纹孔7，支撑件9通过螺纹孔7固定在反射板I上。
[0048]需要说明的是，支撑件9的底端还设有定位柱10，反射板I上设有与定位柱10相匹配的圆孔(附图中未标出)。将定位柱10固定于圆孔中，防止辐射单元与反射板I固定时左右摆动。
[0049]优选地，四个振子臂、支撑件9、螺纹孔7和两个转换馈电装置是一体成型的装置，其采用铝或锌合金铸造而成。一体化结构使辐射单元易于生产，一致性好。
[0050]参见图9，是本实用新型提供的阵列天线的一个实施例的结构示意图。该阵列天线，包括反射板I和装设于反射板I上的多个宽带双极化辐射单元；该宽带双极化辐射单元的结构与上述实施例中的宽频双极化辐射单元的结构相同，在此不再详细描述。
[0051]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种宽带双极化辐射单元，用于装设于反射板上组成天线，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元包括支撑件和四个形状不同的振子臂； 四个振子臂位于同一平面，排列成两行两列的阵列，构成两对正交极化的偶极子；以所述阵列的对角线为轴，所述四个振子臂关于所述轴呈非对称结构；所述振子臂为镂空四边形结构； 所述四个振子臂分别与所述支撑件的四角连接，所述支撑件位于所述振子臂的下方，且垂直于振子臂平面；各振子臂的靠近阵列中心的角部处开设有切角，并在所述切角处与其对应的支撑件的角部连接； 所述支撑件为中空结构，所述支撑件的每一壁面的中部设有等高等宽的凹槽。
2.如权利要求1所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述四个振子臂包括第一振子臂，第二振子臂，第三振子臂和第四振子臂；所述第一振子臂与所述第三振子臂构成第一对偶极子，所述第二振子臂与所述第四振子臂构成第二对偶极子； 所述支撑件包括第一通孔，第二通孔，第三通孔和第四通孔； 所述第一通孔与所述第一振子臂的切角的位置相对应，形状相匹配；所述第二通孔与所述第二振子臂的切角的位置相对应，形状相匹配；所述第三通孔与所述第三振子臂的切角的位置相对应，形状相匹配；所述第四通孔与所述第四振子臂的切角的位置相对应，形状相匹配。
3.如权利要求2所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元还包括第一转换馈电装置和第二转换馈电装置；所述第一转换馈电装置和所述第二转换馈电装置设于所述支撑件的底部； 所述第一转换馈电装置与所述第一通孔相贯通，所述第二转换馈电装置与所述第二通孔相贯通。
4.如权利要求3所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元还包括第一馈电件和第二馈电件； 所述第一馈电件包括馈线Tl、馈线T3和馈线T5 ;馈线Tl竖直设置在所述第一通孔和所述第一转换馈电装置中，馈线T3竖直设置在所述第三通孔中；且馈线Tl的长度大于馈线T3的长度；馈线T5水平设置，馈线T5的一个端头与馈线Tl的上端连接，馈线T5的另一个端头与馈线T3的上端连接；馈线T3和馈线T5构成L型探针； 所述第二馈电件包括馈线T2、馈线T3和馈线T6 ;馈线T2竖直设置在所述第二通孔和所述第二转换馈电装置中，馈线T4竖直设置在所述第四通孔中；且馈线T2的长度大于馈线T4的长度；馈线T6水平设置，馈线T6的一个端头与馈线T2的上端连接，馈线T6的另一个端头与馈线T4的上端连接；馈线T4和馈线T6构成L型探针。
5.如权利要求4所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元还包括隔离片； 所述第一馈电件和所述第二馈电件分别通过所述隔离片固定且隔离在所述支撑件中。
6.如权利要求5所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元还包括定位板；所述定位板下方设有第一对突起和第二对突起； 所述第一对突起与所述馈线T5的位置相对应，所述第二对突起与所述馈线T6的位置相对应，所述第二对突起的高度大于所述第一对突起的高度，以使所述第一馈电件和所述第二馈电件相隔离； 所述定位板的四角下方各设有倒钩；每个振子臂上具有与所述倒钩相匹配的定位孔； 所述定位板位于所述四个振子臂的上方，所述定位板上的倒钩与每个振子臂上的定位孔卡紧，使所述定位板固定在所述四个振子臂上。
7.如权利要求6所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述宽带双极化辐射单元还包括第一同轴电缆和第二同轴电缆； 所述第一转换馈电装置上设有第一馈电槽；所述第一同轴电缆的屏蔽层焊接在所述第一馈电槽上，所述第一同轴电缆的芯线焊接在所述馈线Tl的底端； 所述第二转换馈电装置上设有第二馈电槽；所述第二同轴电缆的屏蔽层焊接在所述第二馈电槽上，所述第二同轴电缆的芯线焊接在所述馈线T2的底端。
8.如权利要求3所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述支撑件的底端还设有螺纹孔，所述支撑件通过所述螺纹孔固定在所述反射板上。
9.如权利要求8所述的宽带双极化辐射单元，其特征在于，所述四个振子臂、所述支撑件、所述螺纹孔和所述两个转换馈电装置是一体成型的装置。
10.一种阵列天线，其特征在于，包括反射板和装设于所述反射板上的多个宽带双极化辐射单元；所述宽带双极化辐射单元是如权利要求1至9中任一项所述的宽带双极化辐射单元。
【文档编号】H01Q19/10GK204118242SQ201420387885
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】詹敏峰, 陈韶明 申请人:广州杰赛科技股份有限公司