本申请涉及基站天线领域，特别是涉及一种耦合振子、天线及其应用。
背景技术：
：基站天线是移动通信网络工程中必不可少的设备。基站天线通常包括：辐射单元、反射板和馈电网络。其中，辐射单元即振子是将接收或发送电磁信号的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，通常一个基站天线的反射板上安装有一个或多个振子。tetra数字集群通信系统，是一种基于数字时分多址技术的无线集群移动通信系统。被公共安全部门、铁路、交通、大型企业等部门广泛的采用，用于指挥、调度、数据传输等业务。tetra通信系统主要工作频段为350～380mhz、380～400mhz、410～430mhz、420～450mhz、450～470mhz、806～825mhz或851～870mhz频段；天线一般都采用窄带约20～30mhz的全向天线，再经过分区后每个工作频段一般仅有2～5mhz，难以满足多区域覆盖范围的使用需求。并且，全向天线的增益一般很低，只有约5db左右。技术实现要素：本申请的目的是提供一种新结构的耦合振子，采用该耦合振子的天线，及其应用。本申请采用了以下技术方案：本申请的一方面公开了一种耦合振子，包括一体成型的“h”型振子臂1，四个绝缘支撑柱21、22、23和24，四个金属寄生片31、32、33和34，以及耦合带状线4；“h”型振子臂1的两个侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片111和112，两个侧边分别形成两个辐射金属片111和112，“h”型振子臂1的中间连接臂12上开设有用于宽带匹配的带宽调节槽121，中间连接臂12的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体131和132，两个金属支撑导体131和132分别位于中间连接臂12的两侧，用于将“h”型振子臂1固定支撑在反射板上；“h”型振子臂1，辐射金属片111和112，以及金属支撑导体131和132，三者一体成型；耦合带状线4固定安装在金属支撑导体131和132上，将两侧的金属支撑导体131和132、“h”型振子臂1和辐射金属片111和112耦合成一个辐射阵列；四个绝缘支撑柱21、22、23和24分别设置于“h”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144上，用于将“h”型振子臂1固定支撑在反射板上；金属寄生片31、32、33和34呈方形金属片状，金属寄生片31、32、33和34分别设置于“h”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144的正下方，并且，与“h”型振子臂1平行。需要说明的是，本申请的耦合振子，通过“h”型振子臂和辐射金属片结构的设计，可以获得低频超宽带，本申请的一种实现方式中，其工作频段在330～470mhz，能够满足多区域覆盖范围的使用需求；并且，通过金属寄生片的设置，减小了波瓣宽度，使得天线增益达到约15db。此外，“h”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体一体成型，结构简单，直接通过冲压或切割成型即可，加工方便；大大节约了材料和生产成本。优选的，带宽调节槽121延伸至辐射金属片111和112与“h”型振子臂1连接的侧边上，形成侧边槽122。需要说明的是，无论是带宽调节槽121还是“h”型振子臂与辐射金属片连接侧边上的侧边槽，其作用都是使宽带匹配，以达到所需的带宽和频段。优选的，带宽调节槽121上设置有绝缘连接件123，用于稳固“h”型振子臂1的结构。需要说明的是，由于本申请的一种实现方式中，带宽调节槽是沿着中间连接臂一直延伸到辐射金属片与“h”型振子臂连接的侧边上的，整个带宽调节槽比较长，也呈“h”型，会影响“h”型振子臂的结构稳定性，为了使振子臂稳固，而又不影响带宽调节槽本身的功能，因此，采用绝缘连接件123将带宽调节槽两边的金属部分连接起来，以稳固“h”型振子臂1的结构。本申请的另一面公开了一种天线，包括反射板5、馈电网络6和本申请的耦合振子；“h”型振子臂1通过绝缘支撑柱21、22、23和24，以及金属支撑导体131和132，固定连接于反射板5表面；其中，金属支撑导体131和132将“h”型振子臂1支撑起来，绝缘支撑柱21、22、23和24将“h”型振子臂1的四端固定；金属寄生片31、32、33和34固定安装于反射板5表面，并且，位于反射板5和“h”型振子臂1之间；馈电网络6为带状线，并且与耦合带状线4一体成型，安装于反射板5上。需要说明的是，金属寄生片是通过与“h”型振子臂形成电容的形式进行波瓣调节的，因此，金属寄生片与“h”型振子臂本身是平行设置，并且没有电连通的。在本申请的耦合振子中，金属寄生片与“h”型振子臂可以通过绝缘支撑柱实现连接；在本申请的天线中，金属寄生则是直接固定安装在反射板上，虽然连接关系有所改变，但是，其结构和功能是一样的。优选的，反射板5上开设有若干条长方形的波瓣调节槽51和52。优选的，反射板5上安装有一个或多个本申请的耦合振子。可以理解，根据天线的使用需求或环境，一个反射板上可以安装一个或多个耦合振子，如本申请实施例中图5至图7所示。本申请的再一面公开了本申请的耦合振子或本申请的天线在tetra数字集群通信系统中的应用。需要说明的是，本申请的耦合振子，或采用该耦合振子的天线，由于具有低频超宽带，因此，可以覆盖多区域范围，并且，天线增益达到15db左右，能够大大提高tetra数字集群通信系统的使用性能。可以理解，本申请的耦合振子或天线，具有低频超宽带和高增益，其它需要类似功能的系统或装置同样可以适用，不只限于tetra数字集群通信系统。本申请的有益效果在于：本申请的耦合振子，通过“h”型振子臂和辐射金属片结构的设计，一方面，可以获得低频超宽带，并且大大提高了天线增益；另一方面，辐射金属片垂直向下延伸，减小了振子和天线的宽度，结构更加小型实用。本申请为tetra数字集群通信系统提供了一种新的低频超宽带的耦合振子和天线，提高了tetra数字集群通信系统的通讯能力和实用性。附图说明图1是本申请实施例中天线内部的结构示意图；图2是本申请实施例中耦合振子的“h”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体的结构示意图；图3是本申请实施例中耦合振子的“h”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体另一视角的结构示意图；图4是本申请实施例中的反射板部分的结构示意图；图5是本申请实施例中第二种实现方式的天线内部的结构示意图；图6是本申请实施例中第三种实现方式的天线内部的结构示意图；图7是本申请实施例中第四种实现方式的天线内部的结构示意图；图8是本申请实施例中天线回波损耗测试结果图；图9是本申请实施例中单个振子的水平面方向图测试结果；图10是本申请实施例中两阵列天线的垂直面方向图测试结果；图11是本申请实施例中三阵列天线的垂直面方向图测试结果；图12是本申请实施例中四阵列天线的垂直面方向图测试结果。具体实施方式下面通过具体实施例对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。实施例本例的耦合振子，如图1至图3所示，包括一体成型的“h”型振子臂1，四个绝缘支撑柱21、22、23和24，四个金属寄生片31、32、33和34，以及耦合带状线4。“h”型振子臂1的两个侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片111和112，两个侧边分别形成两个辐射金属片111和112。“h”型振子臂1的中间连接臂12上开设有用于宽带匹配的带宽调节槽121；带宽调节槽121延伸至辐射金属片111和112与“h”型振子臂1连接的侧边上，形成侧边槽122；并且，带宽调节槽121上设置有绝缘连接件123，用于稳固“h”型振子臂1的结构。中间连接臂12的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体131和132，用于将“h”型振子臂1固定支撑在反射板上。“h”型振子臂1，辐射金属片111和112，以及金属支撑导体131和132，三者一体成型。耦合带状线4固定安装在金属支撑导体131和132上，将两侧的金属支撑导体131和132、“h”型振子臂1和辐射金属片111和112耦合成一个辐射阵列。四个绝缘支撑柱21、22、23和24分别设置于“h”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144上，用于将“h”型振子臂1固定支撑在反射板上。金属寄生片31、32、33和34呈方形金属片状，金属寄生片31、32、33和34分别设置于“h”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144的正下方，并且，与“h”型振子臂1平行。本例的天线，如图1和图4所示，包括反射板5、馈电网络6和一个耦合振子。“h”型振子臂1通过绝缘支撑柱21、22、23和24，以及金属支撑导体131和132，固定连接于反射板5表面；其中，金属支撑导体131和132将“h”型振子臂1支撑起来，绝缘支撑柱21、22、23和24将“h”型振子臂1的四端固定；金属寄生片31、32、33和34固定安装于反射板5表面，并且，位于反射板5和“h”型振子臂1之间；馈电网络6为带状线，并且与耦合带状线4一体成型，安装于反射板5上。如图4所示，反射板5上开设有若干条长方形的波瓣调节槽51和52。根据使用需求，本例的其它实现方式中，分别在反射板上安装了两个或多个本例的耦合振子，如图5至图7所示。其中，图5是安装两个耦合振子的结构示意图，图6是安装三个耦合振子的结构示意图，图7是安装四个耦合振子的结构示意图。本例采用安捷伦e5071c网络分析仪，对本例的天线进行测试，结果显示，在330～470mhz内的回波损耗优于-16.5db，如图8所示，说明带宽满足设计要求。对本例的天线进行室外远场测试，测试单个振子的水平面方向图，结果如图9和表1所示，结果显示，本例的振子波束宽度大约在68-76度。表1各频点的水平面波瓣宽度测试结果频点(mhz)波瓣宽度(度)频点(mhz)波瓣宽度(度)33070.141075.535076.343070.637076.145069.239071.647068.440072.9\\对本例的天线进行垂直面方向图测试，本例分别测试了两阵列天线、三阵列天线和四阵列天线，结果如图10至图12所示，图10至图12依序为两阵列天线、三阵列天线和四阵列天线的垂直面方向图测试。结果显示，在330～470mhz频段内，各频点的垂直面方向图都满足设计要求。以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。当前第1页12