一种双极化低频振子单元及多频段阵列天线的制作方法

本发明涉及天线振子技术领域，尤其涉及一种双极化低频振子单元及多频段阵列天线。

背景技术：

在这2g，3g和4g网络并存的时期，多个使用不同频段的系统同时存在，需要使用能工作在不同频段的基站天线。使用普通的窄频带天线，一个基站就需要布置许多副天线，增加了系统复杂性和物业成本。为了降低建网成本，天线的多频多端口已经成为当前的最佳选择。

现有的多频多端口天线有两种排列方式：

一种是采用高低频嵌套式，如图1所示。高频振子在低频振子中间，这种排列方式不可避免导致高低频振子之间互耦影响很大，导致放置在低频振子中间的高频振子驻波变差，方向图变形；放置在低频振子外围的高频振子，也受到低频振子臂的显著影响，对驻波，隔离影响小一些，对方向图影响大，中间的高频振子对低频振子的驻波和隔离度也有影响。通常需要按这种排列方式优化低频振子和高频振子，技术难度非常大；

另一种是采用高低频并排的排列方式如图2所示，这种排列方式由于低频振子的馈电方式决定了低频振子的振子臂一定会放置在高频振子的上方，高低频振子之间的去耦成为较大的问题，互耦导致高低频振子的方向图在某些频段突然变差，导致这些频点的天线性能突然变差，同时这种低频振子的方向图波束宽度较宽，满足不了客户要求的高性能指标。

因此，如何在解决多频多端口天线中高低频振子之间的合理排列问题的同时解决高低频振子之间的强互耦成为本领域技术人员的一个难题。

技术实现要素：

本发明针对背景技术的问题提供一种双极化低频振子单元及多频段阵列天线，一方面采用呈“十”字型水平垂直放置的振子臂和体积小的盒子型馈电结构减小了低频振子的存在对高频振子方向图的影响，有利于改善天线的隔离度，提高了天线的整体性能，另一方面不同极化的相邻振子臂末端相互连通，有利于减小振子臂的长度和横截面，可使天线小型化。

本发明的技术方案如下：

本发明提出一种双极化低频振子单元，包括盒子型馈电振子片、十字型振子臂、基座板和馈电针；所述的盒子型馈电振子片上端设置十字型振子臂，盒子型馈电振子片下设置基座板，盒子型馈电振子片连接馈电针；所述的十字型振子臂，包括两个振子臂，振子臂均包括三层结构，所述三层结构包括上电路层、介质层以及下电路层；振子臂两端各设置一对辐射臂，所述一对辐射臂均包括上辐射臂和下辐射臂，上辐射臂和下辐射臂在远离振子片端通过过孔相连通，上辐射臂和下辐射臂在靠近振子片端分别与相邻两振子片的巴伦层相连。

优选地，所述的盒子型馈电振子片，包括四片相对于十字型振子臂边缘呈±45度角的正交卡接的振子片；所述的振子片，至少包括三层结构，所述的三层结构包括馈电线层，介质层以及巴伦层。

优选地，所述的振子片，相邻位置振子片的介质层中部设置有用于卡接的凹槽和凸台，所述的振子片介质层上端和底端均设置有用于与十字型振子臂和基座板卡接的凸台。

优选地，所述的介质层的外侧覆盖有馈电线层，巴伦层设置于馈电线层区域对应的介质层内侧区域和非馈电线层区域的介质层外侧区域，内侧巴伦层与外侧巴伦层之间通过过孔连接，所述馈电线层通过穿过振子片的馈电针与相隔的馈电线层连接。

优选地，所述的上辐射臂设置于上电路层，下辐射臂设置于下电路层。

优选地，所述的介质层设置有用于与盒子型馈电振子片上端卡接的通孔。

优选地，所述的基座板设置有用于与盒子型馈电振子片下端卡接的凹槽。

本发明还提出一种多频段阵列天线，包括：

金属反射板；

多个高频振子单元；以及

至少两个如所述的双极化低频振子单元。

优选地，所述的金属反射板上非遮挡设置有高频振子单元和双极化低频振子单元，所述的高频振子单元设置于由双极化低频振子单元的十字型振子臂划分出的四个区域角处。

优选地，所述的双极化低频振子单元等间距直线排列，形成低频系统，所述高频振子单元两两并排线性设置于双极化低频振子单元之间，在两个双极化低频振子单元之间至少设置四个高频振子单元。

优选地，所述的高频振子单元行间距为双极化低频振子单元行间距的0.5倍。

优选地，所述双极化低频振子单元工作于694～960mhz频段范围，所述高频振子单元工作于1695～2690mhz频段范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用盒子型馈电振子片不仅能有效地提供馈电平衡，同时可以减少馈电结构的体积；因此该结构不仅能有效地减小馈电结构对高频振子方向图的影响，同时更有利于多频多阵列天线的布局；振子臂通过采用“十”字型水平垂直放置的方式，与高频振子单元放置在低频振子单元的四个振子臂所形成的角上的排列方式相结合，使得高频低频振子单元未相互遮挡，有利于减小高低频振子之间的互耦。不同极化的相邻振子臂末端相互连通，有利于减小振子臂的长度和横截面，可使天线小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是一种现有的多频多端口的结构示意图；

图2是另一种现有的多频多端口的结构示意图；

图3是本发明一种实施例中的低频振子单元的整体结构示意图；

图4是本发明一种实施例中的低频振子单元的爆炸结构示意图；

图5是本发明一种实施例中的低频振子单元的盒子型馈电振子片爆炸结构示意图；

图6是本发明一种实施例中的低频振子单元不同视角的爆炸结构示意图，其中，图(a)从底部往上部看的爆炸结构示意图，图(b)从上部往下部看的爆炸结构示意图；

图7是本发明一种实施例中的多频段阵列天线的实施总体结构示意图；

符号说明：

1-盒子型馈电振子片、2-基座板、3-馈电针、4-十字型振子臂、5-金属反射板、6-双极化低频振子单元、7-高频振子单元、11-振子片、12-巴伦层、13馈电线层、111-凹槽、112-凸台、113-第一凸台、114-第二凸台、41-辐射臂、411-上辐射臂、412-下辐射臂、42-通孔、21-凹槽、22-安装孔；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种双极化低频振子单元；

本发明一种优选实施例中，如图3所示，包括盒子型馈电振子片1、十字型振子臂4、基座板2和馈电针3；所述的盒子型馈电振子片1上端设置十字型振子臂4，盒子型馈电振子片1下设置基座板2，盒子型馈电振子片1连接馈电针3；如图4所示，所述的盒子型馈电振子片1包括4片相对于十字型振子臂4板边缘呈±45度角的正交卡接的振子片11，振子片11由pcb板制成，包括三层结构，如图5所示，所述的三层结构包括馈电线层13，介质层以及巴伦层12；相邻位置振子片11的介质层中部设置有用于卡接的凹槽111和凸台112，通过其卡位使得任意不相邻的两个振子片11相互平行，相邻的两个振子片11相互垂直，四个振子片11围成一个盒子型馈电振子片1；四块振子片11的顶部都设有第一凸台113、底部设有第二凸台114。

本发明实施例中，所述的十字型振子臂4，包括两个振子臂，呈“十”字型水平垂直放置，以形成两对正交的对称辐射组合，振子臂4由pcb板制成，包括上电路层、介质层以及下电路层；如图4所述，每一个振子臂4上的两端各设置一对辐射臂41，如图6中图(a)和图(b)所示，每对辐射臂41包括上辐射臂411和下辐射臂412，上、下辐射臂在远离振子片端通过三个过孔相连通，上、下辐射臂在靠近振子片端与振子片的巴伦12相连通。上辐射臂411分部在振子臂4的上电路层中，下辐射臂412分部在振子臂4的下电路层中，如图4所述，每个振子臂4介质层上均设有四个通孔42，所述通孔42与振子片11顶部的第一凸台113相对应，以便振子臂4和对应的振子片11插接在一起，同时也为振子臂4上的上下辐射臂与振子片11上的巴伦12电连接创造条件。

本发明实施例中，如图5所示，振子片11介质层的外侧面覆盖有馈电线层13，巴伦层12在有馈电线层13的地方分布在振子片介质层的内侧面，在无馈电线层13的顶部分布在振子片11介质层的外侧面，两侧面之间的巴伦层12通过过孔相连通，这种分布便于振子臂4上的上下辐射臂与振子片11上的巴伦层12相连接；所述馈电线层13通过穿过振子片的馈电针3与其不相邻的馈电线层连接。由于馈电线层跨接在两个不相邻的巴伦之间，形成了电势差，使得在两个不相邻的巴伦上产生等大反相的电流，从而可以同时为相邻水平和垂直的两对辐射臂提供等幅同相馈电电流，形成±45度极化辐射。

本发明实施例中，基座板2上设有与第二凸台114相匹配的凹槽21，四块振子片11底部通过第二凸台114与凹槽21的匹配与基座板2插接如图4所示。基座板2上还设有6个安装孔22，以便整个振子单元固定到天线的底板上，基座板2采用印刷电路板制成，其与天线底板邻近的面覆有铜箔，铜箔上边覆盖一层绿油，既避免了铜箔与底板的直接接触而引起无源互调变差，也实现了基座板与底板电耦合连接，从而形成公共信号地层。同时振子片的巴伦12通过凹槽21与基座板2上的铜箔电连接，以实现巴伦与公共信号地的连接。

本发明还提出一种多频段阵列天线，如图7所示，包括：金属反射板5、多个高频振子单元7以及至少两个双极化低频振子单元6；所述低频振子单元6等间距直线排列，形成低频系统；所述高频振子单元7放置在所述低频振子单元6的两个振子臂的十字型振子臂划分出的四个区域角处，所述高频振子单元7两两并排线性放置在低频振子单元6之间，在两个低频振子单元6之间至少四个高频振子单元7；

本发明实施例中，高频振子单元7的行间距为低频的0.5倍。同列高频振子单元属于一个系统，同列低频振子单元属于一个系统，整个天线组成三频天线。也可同列上下部高频振子单元属于不同的系统，整个天线组成五频天线。所述双极化低频振子单元6工作于694～960mhz频段范围，所述高频振子单元7工作于1695～2690mhz频段范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。