一种共口径式板状天线辐射单元的制作方法

1.本发明涉及通信基站天线技术领域，具体为一种共口径式板状天线辐射单元。


背景技术：

2.单个基站天线单元的方向性能是有限的，为了提升基站天线的定向辐射能力，往往会采用天线阵的架构，天线阵就是将若干个天线单元按一定的几何方式排列而成的天线系统，其排列方式可以使直线阵、三角阵、平面阵或立体阵，最常用的基站天线组阵的方式是直线阵，并且相同工作频率的辐射单元会沿直线等间距排列，也称板状天线。
3.由于高低频段间隔较大，实现双频基站天线的常用方法是将两个工作于不同频段的天线辐射单元组成子阵，以子阵的方式进一步组成阵列，因此根据子阵的布局方式，可以分为并排式、共轴式和嵌套式，显然，在并排式、共轴式中，高低频振子互相独立，子阵之间的互耦较低，但是分别会在横向和纵向上占用额外空间，不利于基站天线的小型化。
4.另外，在并排式的布局下，两子阵均不在反射板的中心线上，两侧边界的不对称性将造成天线辐射方向图出现偏移，而在共轴式布局下，虽然两子阵之间的互耦效应很弱，但是采用这种排布方式的天线阵列长度增加了一倍，同时长传输线带来的能量损耗也大大增加，最终导致天线整体增益降低和成本提高，嵌套式排布是一种比较理想的高低频子阵布局形式，将高频子阵与低频子阵共口径，在很大程度上能够减少基站天线阵列的尺寸，工程上通常将低频辐射单元设计为碗口形结构，使高频辐射单元可以嵌入其中，现有相关技术领域中存在的问题是，主流运营商提出的新的扩频要求，690～960mhz+1427～2690mhz的组合，而现有的主流嵌套式天线方案只能满足690～960mhz+1427～2690mhz的工作频段，由于高低频辐射单元间距很小，所以高频与低频辐射单元间的互耦严重，现有主流方案没有采取一定的措施降低它们之间的互耦效应，高频和低频子阵对边界的要求一般不同，高频天线阵列需要反射板的宽度通常较窄，因此需要添加辅助边界来纠正高频阵列的辐射方向图，如此一来，主流嵌套式天线子阵往往会设计的非常复杂，产品成本会相应提高。
5.以及目前工程上通常将低频辐射单元设计为碗口形结构，使高频辐射单元可以嵌入其中，常见的碗口辐射单元原理是，利用半波振子辐射原理，通过两对半波振子正交放置，实现
±
45
°
极化辐射，每对半波振子有两个馈电点，即碗口辐射单元有四个馈电点，在实际工程使用中，四个馈电点占用的布局空间太大，导致天线内部的馈电网络布局过于紧凑。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种共口径式板状天线辐射单元，具备缩小了辐射单元尺寸，降低了低频对高频的互耦，提高了主流的阵列方式的通用性等优点，解决了上述所提出的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种共口径式板状天线辐射单元,包
括天线单元中的四个非渐变缝隙天线和钣金枝节，每两个非渐变缝隙天线之间通过钣金枝节来连接导通，激励点的电流可以正向流动，非激励点的电流能形成电流反向的效果，从而能得到我们需要的辐射单元极化方向，由钣金冲压工艺形成的缝隙组成了一个非渐变缝隙天线，所述辐射单元的主体进行了避空,此处结合碗口内部署的高频辐射单元的辐射性能情况进行优化调节，每两个非渐变缝隙天线的缝隙顶端部署了一个三角形的钣金片,用于调节两两非渐变缝隙天线并联馈电后的阻抗匹配，所述辐射单元主体上有避空，通过此处完成与振子巴伦的连接馈电，所述辐射单元主体上有避空，用于装配碗口内部部署的高频辐射单元。
10.优选的，所述三角形的钣金片通过塑料件固定在辐射单元主体上，与钣金枝节之间形成电流耦合，从而改变低频辐射单元的阻抗。
11.优选的，所述常规的碗口低频振子由四根同轴电缆对四个天线进行馈电，然后在电缆另一端通过外置的两组一分二功分器进行两两并联馈电。
12.优选的，所述四个相同的非渐变缝隙天线，两对非渐变缝隙天线正交放置，然后通过两组pcb的一分二功分器进行馈电。
13.优选的，两组所述pcb功分器通过塑料铆钉分别扣压在辐射主体的正面与反面，所述两组pcb的一分二功分器与pcb巴伦焊接导通，焊接位置在辐射主体上方，然后pcb巴伦与介质基板焊接导通。
14.优选的，所述低频辐射单元的主体和pcb巴伦通过塑料件进行固定，在低频辐射单元的主体上部署超宽频的高频单元。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本发明提供了一种共口径式板状天线辐射单元，具备以下有益效果：
17.该共口径式板状天线辐射单元，满足主流运营商提出的新的扩频要求，690～960mhz+1427～2690mhz的组合，通过低频单元结构优化，有效的降低了高频与低频单元间的互耦效应，低频单元的结构外形可直接充当高频单元的辐射边界，以及部署了两组一分二的功分器将碗口形低频单元的四个馈电点集成为两个馈电点，最后通过低频单元结构优化，缩小了辐射单元尺寸，降低了低频对高频的互耦，提高了主流的阵列方式的通用性。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元结构示意图；
19.图2为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的钣金片结构示意图；
20.图3为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的一分二功分器结构示意图；
21.图4为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的高频单元结构示意图；
22.图5为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的低频辐射单元的仿真模型示意图；
23.图6为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的低频辐射单元的辐射方向图仿真结果示意图；
24.图7为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的低频辐射单元的驻波比仿
真结果示意图；
25.图8为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的2+2阵列天线结构图；
26.图9为本发明提出的一种共口径式板状天线辐射单元的2+4阵列天线方案结构图。
27.下面将结合本发实施例中的附图，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做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。
28.实施例一
29.如图1所示：每两个非渐变缝隙天线之间通过钣金枝节2来连接导通，激励点的电流可以正向流动，非激励点的电流能形成电流反向的效果，从而能得到我们需要的辐射单元极化方向；
30.由钣金冲压工艺形成的缝隙3、5、7、8组成了一个非渐变缝隙天线，有效的拓展了带宽；
31.辐射单元的主体进行了避空4,此处结合碗口内部署的高频辐射单元的辐射性能情况进行优化调节，在满足碗口内部高频辐射单元辐射性能的情况下尽可能加大避空区域，从而减小对碗口外部部署的高频辐射单元的互耦；。
32.每两个非渐变缝隙天线的缝隙顶端部署了一个三角形的钣金片11_1,用于调节两两非渐变缝隙天线并联馈电后的阻抗匹配，辐射单元主体上有避空10，通过此处完成与振子巴伦的连接馈电，辐射单元主体上有避空9，用于装配碗口内部部署的高频辐射单元。
33.如图1、2所示：三角形的钣金片11_1通过塑料件11_2固定在辐射单元主体上，与钣金枝节2之间形成电流耦合，从而改变低频辐射单元的阻抗；
34.常规的碗口低频振子由四根同轴电缆对四个天线进行馈电，然后在电缆另一端通过外置的两组一分二功分器进行两两并联馈电，而本专利中的低频振子方案将馈电部分直接集成在辐射主体上，如1所示：1_1、1_2、1_3、1_4是四个相同的非渐变缝隙天线，两对非渐变缝隙天线正交放置，然后通过两组pcb的一分二功分器12_1、13_1进行馈电；
35.两组pcb功分器通过塑料铆钉分别扣压在辐射主体的正面与反面。有效的减少了馈电结构所占空间，两组pcb的一分二功分器12_1、13_1与pcb巴伦12_2、13_2焊接导通，焊接位置在辐射主体上方，然后pcb巴伦12_2、13_2与介质基板14焊接导通，低频辐射单元的主体和pcb巴伦12_2、13_2通过塑料件15进行固定。
36.实施例二
37.如图8所示，本专利提出的一种共口径式板状天线低频辐射单元，实现的2+2阵列天线方案结构图，其中c2、c3、c4、c5为高频辐射单元，在此阵列方案中部署了两列高频。其中d1、d2为低频辐射单元，在此阵列方案中同样部署了两列，a为简化的天线罩，b为该阵列方案的反射边界，此阵列方案可以实现690～960mhz四通道+1427～2690mhz四通道天线，天线宽度为430mm。
38.实施例三
39.如图9所示，本专利提出的一种共口径式板状天线低频辐射单元，实现的2+4阵列天线方案结构图，其中g1、g2、g3、g4、h1、h2、h3、h4为高频辐射单元，在此阵列方案中各部署了两列高频。其中i1、i2为低频辐射单元，在此阵列方案中同样部署了两列，e为简化的天线
罩，f为该阵列方案的反射边界，此阵列方案可以实现690～960mhz四通道+1427～2690mhz八通道天线，天线宽度为500mm。
40.该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
41.在使用时，
42.1.四个相同的非渐变缝隙天线，两对非渐变缝隙天线正交放置，实现
±
45
°
极化辐射。
43.2.辐射单元的主体由钣金冲压工艺制成，表面镀锡用于辅助焊接。
44.3.每两个非渐变缝隙天线的缝隙顶端部署了一个三角形的钣金片,用于调节两两非渐变缝隙天线并联馈电后的阻抗匹配。
45.4.在满足碗口内部高频辐射单元辐射性能的情况下尽可能加大避空区域，从而减小对碗口外部部署的高频辐射单元的互耦。
46.5.两对非渐变缝隙天线通过两组pcb的一分二功分器进行馈电。
47.综上所述，该共口径式板状天线辐射单元，满足主流运营商提出的新的扩频要求，690～960mhz+1427～2690mhz的组合，通过低频单元结构优化，有效的降低了高频与低频单元间的互耦效应，低频单元的结构外形可直接充当高频单元的辐射边界，以及部署了两组一分二的功分器将碗口形低频单元的四个馈电点集成为两个馈电点，最后通过低频单元结构优化，缩小了辐射单元尺寸，降低了低频对高频的互耦，提高了主流的阵列方式的通用性。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。