耦合器、电桥网络单元和超宽带双波束天线的制作方法

1.本发明涉及移动通信天线技术领域，尤其是指一种耦合器、电桥网络单元和超宽带双波束天线。


背景技术：

2.随着移动通信技术的发展，越来越小的空间面对越来越多的用户，这是每个运营商都直面的严峻的问题。通常来说，运营商增加容量不外乎两个手段，一是增加载频载扇，另外一个是增加基站。可是随着用户越来越多，基站密度也越来越大，热点地区基站载频已经满载，但网络拥塞还是频频出现，此热点区域的扩容出现了新的瓶颈。针对这一情况，引入了“小区裂变”的解决方案，将原先的一个基站的三个扇区裂变为六个，从而使载频数量增加一倍从而提高系统容量。双波束天线即是“小区裂变”解决的最好方案。
3.而双波束电桥即需要耦合器具备较好的耦合度和较宽的带宽。常规的耦合器为平行线耦合器，常规平行线耦合器耦合度低，带宽窄，不适用于双波束天线。


技术实现要素：

4.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中常规平行线耦合器耦合度低，带宽窄，不适用于双波束天线的技术缺陷。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种耦合器，包括第一微带组件和第二微带组件；
6.所述第一微带组件包括并联设置的第一微带线和第二微带线，所述第二微带组件包括并联设置的第三微带线和第四微带线，所述第一微带组件和第二微带组件中的微带线依次平行交错设置；
7.所述第一微带组件的两端分别为输入端和直通端，所述第二微带组件的两端分别为隔离端和耦合端；
8.其中，通过调节第一微带组件和第二微带组件中各个微带线之间的缝隙以实现预设频带的定向耦合。
9.作为优选的，所述第一微带线的中部与第二微带线的中部过孔相连。
10.作为优选的，所述第三微带线的两端与第四微带线的两端分别过孔相连。
11.作为优选的，所述第一微带线包括两个第一分微带线，两个所述第一分微带线中心对称设置。
12.本发明公开了一种电桥网络单元，包括上述的耦合器，所述电桥网络单元还包括：
13.1-2等功分微带线，所述1-2等功分微带线设置在所述耦合端的一侧以将耦合端的信号等分成两组信号；
14.传输线，其设置在所述电桥组件的直通端的一侧以传输所述直通端的信号。
15.本发明公开了一种超宽带双波束天线，包括上述的电桥网络单元。
16.作为优选的，还包括反射板、移相器和多个辐射单元；
17.多个辐射单元设置在反射板的正面，所述电桥网络单元和移相器设置在反射板的背面。
18.作为优选的，所述辐射单元采用平行线四点馈电形式。
19.作为优选的，多个所述辐射单元呈阵列排布。
20.作为优选的，所述辐射单元具有三列，其中，第一列辐射单元和第二列辐射单元与第三列辐射单元在垂直于地面方向上180
°
反向设置。
21.本发明中的耦合器相比现有技术具有以下优点：
22.1、本发明通过调节各段微带线之间的缝隙，可实现宽频带3db的定向耦合特性。
23.2、本发明通过设置第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13和第四微带线14，可以实现耦合面积的增加，从而提高耦合度。
24.本发明的电桥网络单元相比现有技术具有以下优点：
25.本发明中的电桥网络采用纯微带线实现，通过与辐射单元组阵形式相配合，极大的简化了馈电网络，获得一种超带宽、高波束间隔离、低成本的双波束天线。
附图说明
26.图1为本发明的耦合器的结构示意图一；
27.图2为本发明的耦合器的结构示意图二；
28.图3为耦合器的传输、耦合和隔离特性；
29.图4为耦合器的驻波特性；
30.图5为电桥网络单元的结构示意图；
31.图6为电桥网络左波束端口幅度特性图；
32.图7为电桥网络右波束端口幅度特性图；
33.图8为电桥网络左右波束端口驻波特性图；
34.图9为电桥网络左右波束端口隔离特性图；
35.图10为天线低剖面辐射单元；
36.图11为天线阵列辐射单元物理反相180
°
示意图；
37.图12为天线正面示意图；
38.图13为天线背面示意图；
39.图14为-30
°
指向波束典型方向图；
40.图15为+30
°
指向波束典型方向图。
41.说明书附图标记说明：10、耦合器；11、第一微带线；12、第二微带线；13、第三微带线；14、第四微带线；20、输入端；21、隔离端；22、耦合端；23、直通端；30、1-2等功分微带线；40、传输线；50、反射板；60、辐射单元；70、电桥网络单元；80、移相器。
具体实施方式
42.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
43.参照图1-图2所示，本发明公开了一种耦合器10，包括第一微带组件和第二微带组件。
44.第一微带组件包括并联设置的第一微带线11和第二微带线12，第二微带组件包括并联设置的第三微带线13和第四微带线14，第一微带组件和第二微带组件中的微带线依次平行交错设置。例如，耦合器10中各个微带线的排布方式可以为依次平行设置的第一微带线11、第三微带线13、第二微带线12和第四微带线14。
45.第一微带组件的两端分别为输入端20和直通端23，第二微带组件的两端分别为隔离端21和耦合端22。
46.其中，通过调节第一微带组件和第二微带组件中各个微带线之间的缝隙以实现预设频带的定向耦合。本发明通过设置第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13和第四微带线14，可以实现耦合面积的增加，从而提高耦合度。
47.具体的，第一微带线11的中部与第二微带线12的中部过孔相连。第三微带线13的两端与第四微带线14的两端分别过孔相连。如此，整个耦合器10的布局更加紧凑，对称性好。
48.其中，第一微带线11包括两个第一分微带线，两个第一分微带线中心对称设置。如此，整个耦合器10的端口方便布局，而第一微带组件和第二微带组件也不会互相干涉。
49.在一实施例中，本发明将将常规平行线耦合器10的2段50欧姆微带线等效为4段约100欧姆微带线并联、让其相互交叉平行，通过过孔的形式，在底部与另外一段线的过孔相连，通过调节各段微带线之间的缝隙，可实现宽频带3db的定向耦合特性。通过仿真计算曲线可以看出，所设计的90度电桥其在690-960mhz频带内的耦合度在3db左右,平坦度小于0.5db,端口隔离度大于32.5db(如图3所示)；各端口驻波小于1.06(如图4所示)。
50.本发明公开了一种电桥网络单元70，包括上述的耦合器10，电桥网络单元70还包括1-2等功分微带线30和传输线40。
51.1-2等功分微带线30设置在耦合端22的一侧以将耦合端22的信号等分成两组信号；传输线40设置在电桥组件的直通端23的一侧以传输直通端23的信号。
52.具体的，由1组上述设计的耦合器10以及1组具有等功率分配的功分装置和1段50欧姆传输线40组合而成(如图5所示)；通过计算仿真，其电桥网络单元70的左波束端口幅度特性如图6所示，右波束端口幅度特性如图7所示，左右波束端口驻波特性如图8所示，左右端口之间隔离度如图9所示。
53.在现有技术中，常规的双波束天线电桥的设计有两种形式：1、微带线正交90
°
混合网络，此种实现方法缺点是带宽较窄、占用空间大；2、贴片封装90
°
电桥，此种实现方法缺点是成本较高、波束间隔离度低。而本发明提供一种尺寸小、带宽宽、隔离度高的90
°
电桥及其实现超宽带双波束天线。下面，对本发明的超宽带双波束天线进行详细介绍。
54.本发明公开了一种超宽带双波束天线，包括上述的电桥网络单元70。
55.本发明的超宽带双波束天线还包括反射板50、移相器80和多个辐射单元60；多个辐射单元60设置在反射板50的正面，电桥网络单元70和移相器80设置在反射板50的背面。
56.其中，辐射单元60采用平行线四点馈电形式，其具有超带宽，低剖面特点(如图10所示)。
57.多个辐射单元60呈阵列排布。辐射单元60具有三列，其中，第一列辐射单元60和第二列辐射单元60与第三列辐射单元60在垂直于地面方向上180
°
反向设置。
58.具体的，三列辐射单元60并列设置固定于反射器上，每一列具有若干个双极化辐
射单元60，其中左边两列与右边一列辐射单元60在垂直于地面方向上180
°
物理反向(如图11所示)。将辐射单元60按照本发明所采用的整列形式固定于反射板50正面(如图12所示)，将电桥网络单元70组件和移相器80组件固定于反射板50背面(如图13所示)。
59.本发明电桥网络单元70双波束实现的方式：当信号从电桥网络单元70左波束口(即输入端20)输入时，三个输出端口a、b、c的相对功率依次为：-6.0db、-3.0db、-6.0db,三个输出端口的相对相位分布为0
°
，-90
°
，0
°
，由于辐射阵列第三列单元在辐射单元60上有180
°
物理反相，所以最终辐射单元60处输出相位0
°
，-90
°
，-180
°
，因此形成-30
°
指向左波束(如图14所示)；同理，从电桥网络单元70右波束口输入时，三个输出端口a、b、c的相对功率依次为：-6.0db、-3.0db、-6.0db,三个输出端口的相对相位分布为-90
°
，0，-90
°
，由于辐射阵列第三列单元在辐射单元60上有-180
°
物理反相，所以叠加后为-270
°
相位，-270
°
经过一个周期360
°
翻转等效为90
°
所以最终辐射单元60处输出相位-90
°
，0
°
，90
°
，因此形成+30度指向右波束(如图15所示)。移相器80组件单元对各个电桥网络单元70馈电，从而实现左右波束独立电调。
60.采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：所设计的电桥网络采用纯微带线实现，通过与辐射单元60的组阵形式相配合，极大的简化了馈电网络，可实现超带宽，高波束间隔离，本发明中双波束天线具备低成本的特点。
61.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
62.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
63.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
64.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
65.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。