一种通讯天线及其双极化宽频带辐射单元的制作方法

本发明涉及一种通讯天线，具体地说是一种通讯天线的双极化宽频带辐射单元以及应用该辐射单元的通讯天线。

背景技术：

随着移动通信快速发展，3g、4g网络共存的局面已经成熟，而各种制式的通信系统有不同的工作频段，3g网络td-scdma、wcdma、cdma2000的部分通信频段为1710~2145mhz，td-scdma/lte网络中智能天线的工作频率为1880-1920mhz，2010-2025mhz，2300-2400mhz，2500-2690mhz。4g网络中的tdd、fdd两种模式中，其包含的部分通信频段为1427~1660mhz及1710-2145mhz。

在多种网络制式共存的情况下，为了节省基站安装资源，减少网络建设的成本，采用多种制式合一的通信系统方案成为首选，这就要求通讯天线能够工作在超宽的频带，满足天线对不同网络制式频段的兼容性需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提高天线辐射单元的带宽以满足天线对不同网络制式频段的兼容性需求。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种通讯天线的双极化宽频带辐射单元，包括平衡-不平衡转化器形成的支撑柱和两个设置在支撑柱上的对称辐射振子，每个对称辐射振子均由两个对称的振子臂组成，两个对称辐射振子呈正交布置，且两个对称辐射振子中相邻的振子臂之间具有耦合缝隙，所述的振子臂为镂空的框型结构，在其镂空部分中设有一个从框型结构内壁向中心延伸的开路支节，在同一个对称辐射振子的两个振子壁中，所述的开路支节的一端与两个振子臂相对的一侧连接为一体，另一端朝向两个振子臂相背离的方向延伸。

所述的两个对称辐射振子由两个呈正交且上下放置的馈电片分别馈电。

两个对称辐射振子中相邻的振子臂相对于辐射单元的中心轴面对称。

两个对称辐射振子中相邻的振子臂之间的最大间距约为2/5个工作波长。

平衡-不平衡转化器形成的支撑柱的高度为1/4个工作波长。

所述的开路支节为三角形、长方形或梯形。

所述开路支节的宽度从振子臂框型结构内壁到其延伸端逐渐减小。

一种具有所述辐射单元的通讯天线，包括反射板和呈阵列布置在反射板上的所述辐射单元。

反射板上相邻辐射单元之间的间距为0.8倍工作波长。

所述反射板的边缘具有两层边界板条。

本发明的有益效果是：在两组对称的振子臂组成两个正交的对称辐射振子的基础上，每个镂空框型结构的振子臂中均增设开路支节，两个对称振子臂中的开路支节形成一个小的对称振子辐射，增加一个谐振模式，为辐射单元多增加一个谐振点，拓展了辐射单元的带宽，从而实现宽带辐射，与常规的双极化辐射单元大幅提高了天线的工作频率范围。因此，采用本发明公开的双极化宽带辐射单元可以运用多个频段网络，实现了天线对不同网络制式频段的兼容，大大增加了天线的复利用率。

由平衡-不平衡转化器形成支撑柱，撑起整个辐射单元的辐射面，平衡不平衡转化器，可以把不平衡的同轴馈电转化成平衡馈电，保证方向图的对称性且提升交叉极化和隔离度。

附图说明

图1是本发明双极化宽频带辐射单元的立体结构示意图。

图2是本发明双极化宽频带辐射单元的正视图。

图3是运用本发明双极化宽频带辐射单元的通讯天线的实施例。

图中标记：1、2：对称辐射振子；1a、1b、2a、2b：振子臂；3、平衡-不平衡转化器；4、馈电片；5a、5b、5c、5d：开路支节；6、耦合缝隙，7、反射板；8、辐射单元；9、边界板条。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明的实施方式。

本发明的双极化宽频带辐射单元包括一个平衡-不平衡转化器3和两个对称辐射振子1、2。平衡-不平衡转化器3形成的支撑柱，两个对称辐射振子1、2设置在该支撑柱上。对称辐射振子1和2均由两个对称的振子臂组成。如图1所示，对称辐射振子1由相对称的振子臂1a、1b组成，对称辐射振子2由相对称的振子臂2a、2b组成。两个对称辐射振子1、2呈正交布置，并由两个呈正交且上下放置的馈电片4分别馈电。两个对称辐射振子1、2中相邻的振子臂之间具有耦合缝隙6，例如，振子臂1a与振子臂2a之间，或振子臂2a与振子臂1b之间均具有耦合缝隙6。两个正交的对称辐射振子1、2形成正交的双极化辐射单元。两个对称辐射振子中相邻的振子臂之间的最大间距约为2/5个工作波长。图2所示实施例中即最左端到最右端的距离为2/5个工作波长。

本发明中，如图1所示，所述的振子臂1a、1b、2a、2b为镂空的框型结构，图1实施例中为矩形框结构，两个对称辐射振子中相邻的振子臂相对于辐射单元的中心轴面对称，即振子臂1a与2a，2a与1b对称。在振子臂镂空部分中增设从框型结构内壁向中心延伸的开路支节，如振子臂1a、2a、1b、2b中分别对应设有开路支节5a、5b、5c、5d。在同一个对称辐射振子的两个振子壁中，开路支节的一端与两个振子臂相对的一侧连接为一体，另一端朝向两个振子臂相背离的方向延伸。例如图1所示，矩形的振子臂1a和1b的一条对角线与对称辐射振子的中心线重叠，沿对称辐射振子的中心线，矩形的振子臂1a和1b朝向中心的角相对设置，朝向外侧的角相背离。开路支节5a和5c分别设置在振子臂1a和1b的镂空部分中，开路支节位于对称辐射振子中心的一端与振子臂一体连接，另一端沿对称辐射振子的中心线朝外延伸。

开路支节5a和5c为一组，5b、5d为一组，两组同样呈正交布置。一对振子臂组成的对称辐射振子中增设的一对开路支节形成一个谐振模式，为辐射单元多增加了一个谐振点，拓展了辐射单元的带宽，相对带宽可以达到61%。

改变开路支节的形状、长度可以调节谐振点的频率，实现所需的带宽方向。根据需要，开路支节可以设置为三角形、长方形、梯形等形式。在附图所示的实施例中，开路支节的宽度从振子臂框型结构内壁到其延伸端逐渐减小。例如将开路支节设置为三角形，三角形的一个顶角朝向两个振子臂相背离的方向，与该顶角相对的底边与振子臂连接。三角形开路支节的顶角也可以设置为非尖角的形式，在其顶端处截断成秃面，形成类似于梯形的结构。

平衡-不平衡转换器3形成支撑柱与两对振子臂1a、1b、2a、2b相连，在结构上，起到撑起整个辐射电磁波部分的作用，其高度约为1/4个工作波长。在原理上是由短路构成，可以把同轴线的不平衡馈电转化成平衡馈电，保证了方向图的对称性。

图3为采用所述辐射单元的通讯天线的实施例，其包括反射板7和呈阵列布置在反射板7上的所述辐射单元8。反射板7上相邻辐射单元8之间的间距为0.8倍工作波长。其频率范围为1427mhz~2690mhz，覆盖了3g网络td-scdma、wcdm频段和4g网络中的tdd、fdd两种模式频段。反射板7的边缘具有两层边界板条9，可以提升前后比性能。

技术特征：

技术总结
一种通讯天线及其双极化宽频带辐射单元，辐射单元包括平衡‑不平衡转化器形成的支撑柱和两个对称辐射振子，每个对称辐射振子均由两个对称的振子臂组成，两个对称辐射振子呈正交布置，相邻振子臂之间具有耦合缝隙，振子臂为镂空的框型结构，其镂空部分设有开路支节，同一个对称辐射振子的两个振子壁中，开路支节的一端与两个振子臂相对的一侧连接为一体，另一端朝向两个振子臂相背离的方向延伸。在振子臂组成两个正交的对称辐射振子的基础上，每个镂空框型结构的振子臂中均增设三角形的开路支节，两个对称振子臂中的开路支节形成一个小的对称振子辐射，增加一个谐振模式，为辐射单元多增加一个谐振点，拓展了辐射单元的带宽，从而实现宽带辐射。

技术研发人员：石磊;岳彩龙;韦图双;丁文;赵伟;刘木林
受保护的技术使用者：广东通宇通讯股份有限公司
技术研发日：2019.01.23
技术公布日：2019.04.26