小型高低频共轴双极化基站天线单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线技术领域，涉及一种具有优良辐射性能的小型高低频共轴双极化基站天线单元，可用于移动通信基站天线组阵中。
【背景技术】
[0002]基站即公用移动通信基站，是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。而信息传递是通过架设在基站上的天线进行的，因此，基站天线的性能优劣决定了能否满足用户的需求。基站天线根据极化方式可分为单极化和双极化基站天线。传统的单极化天线，当天线数量增加时，由于天线之间的隔离度和空间分集技术要求天线之间有水平和垂直间隔距离，这时必须扩大安装天线的平台，增加了基建投资。而采用双极化技术时，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求230dB，双极化天线之间的空间间隔仅需20?30cm，因此移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。
[0003]自天线被发明以来，小型化就是天线理论的重要研究方向之一，基站天线小型化有着重要的意义，比如可以减小风阻，降低建设成本、便于实现多系统共站、利于实现微基站、应急基站等宏基站以外场景的灵活布置和便于进行天线美化。因此如何在保持原有天线性能不变或在性能略有损失的前提下，在更小的空间内实现原有天线的功能是本技术领域的重要课题。此外，随着第四代通信标准和技术的发展，能够同时覆盖2G(GSM900/GSM1800,CDMA,and PCS,operate in the 900MHz(825-960MHz)and 1800MHz(1710-1920MHz)bands)、3G(TD-SCDMA,WCDMA,and CDMA 2000,operate in the 2GHz(1880_2170MHz)band)和4G(LTE 700MHz 690-960MHz,2.3GHz(2300-2400MHz)and 2.6GHz(2570_2690MHz )bands)网络的基站天线越来越受到青睐。基站天线是由若干个基站天线单元通过不同形式的周期性排布而成，目前能覆盖上述频率的双极化基站天线单元主要采用高低频单元共轴排布方式，且高频单元放置在由半波振子形成的低频单元的空间内，这种放置方式会不可避免的使低频单元与高频单元相互親合，造成基站天线高频单元水平面方向图的恶化，影响整体天线的福射性能。因此如何降低高低频单元之间的影响，改善高频单元的福射性能成为本技术领域的另一重要课题。
[0004]中国专利申请公布号为CN103036073 A，名称为“双频双极化天线”的发明，该发明包括反射板、低频振子、高频振子以及合路器，其中低频振子包括四个半波振子，该四个半波振子立放并均匀排布在反射板顶面。每一个半波振子包括两个振子臂，且其顶端设置有一个引向振子，并通过引线与半波振子相连。高频振子立放于反射板上低频振子形成区域的中心位置。为隔离低频振子与高频振子，在它们之间设置一环形挡板。该发明涉及的低频振子为直线型的，带有金属引向的半波振子，这使得天线高度和口径较大，不利于基站天线小型化设计。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种小型高低频共轴双极化基站天线单兀，在保证尚频振子具有良好的福射特性的如提下，有效解决现有尚低频共轴基站天线单元体积较大的技术问题。
[0006]为实现上述的目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]—种小型高低频共轴双极化基站天线单元，包括低频振子1、高频振子2和反射板4，所述低频振子I和高频振子2共轴，垂直安装在反射板4上，该两个振子1、2的轴线垂直于反射板4，且与其中心位置相交;所述低频振子I包括相互正交的两对低频半波振子和与振子相连的支撑臂;在反射板4上以其中心位置为圆心，设置有由多个隔离片3组成的隔离圈，用于减小低频振子I与高频振子2之间的耦合，同时调节高频振子2的方向图。
[0008]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述支撑臂由倾斜支撑臂11和竖直支撑臂12组成，其中，倾斜支撑臂11的下端固定有环形底座13。
[0009]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述两对低频半波振子中的每对低频半波振子包括中心对称的两个半波振子，每个半波振子设置有两个相对的辐射臂14，辐射臂14固定在相应支撑臂的顶端，每个辐射臂14由水平放置的第一加载段141，与该第一加载段141向下垂直连接的第二加载段142以及第三加载段143，和第四加载段144组成，且第四加载段144位于第一加载段141和第三加载段143的侧端。
[0010]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述高频振子2包括支撑件21和垂直设置在该支撑件21顶端的辐射体22。
[0011 ]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述辐射体22包括相互正交的两对高频半波振子，每对高频半波振子由两个相同的振子组成;所述振子采用良性导电材料，其形状为一个对角设置有圆弧形切角221的正方形，在另一个对角的对角线上，设置有一个扇形缝隙222和椭圆形缝隙223。
[0012]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述支撑件21采用良性导电材料，其内部竖直方向设置有引导馈线的通孔211。
[0013]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述隔离片3采用轻质良性导电金属片，由固定段31和隔离段32组成。
[0014]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述组成隔离圈的多个隔离片3的隔离段32向外倾斜。
[0015]上述小型高低频共轴双极化基站天线单元，所述反射板4采用轻质导电材料，其四边设置有垂直向上的凸沿，用于改善天线单元辐射特性。
[0016]该高低频共轴双极化基站天线单元通过一体化压铸成型，确保其拥有简单的结构和良好的性能。
[0017]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
[0018]1、本发明低频振子中的支撑臂，由于其采用由倾斜支撑臂和竖直支撑臂连接的结构，与现有技术采用的直立型支柱相比，在保证低频振子性能不受影响的同时，有效地降低了低频振子的高度，实现了基站天线单元的小型化。
[0019]2、本发明的低频振子中的辐射臂由四个加载段组成，由于采用第四加载段设置于第一加载段和第三加载段侧端的结构，与现有技术采用的直条形的振子臂相比，进一步实现了基站天线单元小型化；同时，由于采用第一加载段向下垂直连接第二加载段以及第三加载段的结构，与现有技术采用的引向振子相比，扩展了带宽，实现了从690到1210MHz的频率覆盖。
[0020]3、本发明的多个倾斜隔离片由于采用围绕放置在反射板中心位置的结构，减小高低频振子之间的耦合，同时改善了高频振子的辐射特性。
[0021]4、本发明低频振子和高频振子分别采用相互垂直的两对低频半波振子和高频半波振子，形成了双极化辐射，并且实现了高隔离度。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的整体结构示意图；
[0023]图2是本发明低频振子的结构示意图；
[0024]图3是本发明低频振子中的辐射臂的结构示意图；
[0025]图4是本发明尚频振子的结构不意图；
[0026]图5是本发明高频振子中的支撑件的结构示意图；
[0027]图6是本发明隔离片的结构示意图；
[0028]图7是本发明低频振子的端口反射系数图；
[0029]图8是本发明低频振子的端口之间隔离度图；
[0030]图9是本发明低频振子其中一个端口激励时在不同频点的水平面方向图；
[0031]图10是本发明高频振子的端口反射系数图；
[0032]图11是本发明高频振子的端口之间隔离度图；
[0033]图12是本发明高频振子其中一个端口激励时在不同频点的水平面方向图；
[0034]图13是本发明低频振子与高频振子之间不设置隔离圈的水平面仿真方向图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述:
[0036]参照图1，本发明包括低频振子1、高频振子2和反射板4，所述低频振子I和高频振子2共轴，垂直安装在反射板4上，该两个振子1、2的轴线垂直于反射板4，且与其中心位置相交;所述低频振子I包括相互正交的两对低频半波振子和与其相连的支撑臂;在反射板4上以其中心位置为圆心，设置有由多个隔离片3组成的隔离圈，用于减小低频振子I与高频振子2之间的耦合，同时调节高频振子2的方向图；所述反射板4采用方形轻质导电材料，其四边设置有垂直向上的凸沿，用于改善天线单元辐射特性。
[0037]参照图2，支撑臂由倾斜支撑臂11和竖直支撑臂12组成，倾斜支撑臂11是为了有效降低低频振子I的高度;为了增加低频振子I结构稳定性，倾斜支撑臂11的下端固定有环形底座13;每对低频半波振子包括中心对称的两个半波振子，每个半波振子设置有两个相对的辐射臂14，辐射臂14固定在相应支撑臂的顶端。
[0038]参照图3，每个半波振子的辐射臂14由水平放置的第一加载段141，与该第一加载段141向下垂直连接的第二加载段142和第三加载段143，以及第四加载段144组成，且第四加载段144位于第一加载段141和第三加载段143的侧端。第一加载段141和第四加载段144的总长大约是工作中心频率2.2GHz对应的四分之一波长，本实施例第一加载段141和第四加载段144的总长为89mm。这两个加载段141、144的宽度对带宽也有一定影响，本发明