CN101707290B - 一种耦合式空气传输天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耦合式空气微带天线结构，包括设于反射板上的天线阵列以及天线阵列的馈电网络，天线阵列由多个辐射单元构成，馈电网络由多段空气传输线耦合连接而成。本发明具有通用性强、结构简单、成本低、易于加工且产品一致性好等优点。

Description

一种耦合式空气传输天线结构

[技术领域]

本发明涉及移动通信基站天线领域，更具体地说是涉及一种应用耦合式空气空气传输线作为馈电网络的天线结构。

[技术背景]

无线蜂窝基站天线为了提高覆盖区域，一般采用垂直面组阵方式，提高增益，控制垂直面的半功率角。传统的阵列馈电网络，多使用电缆加功分器馈电方案，如中国专利公开号CN 2838058Y所述设计，它需要多处焊接，焊接点过多会增加产生无源互调的风险，而且焊点处也往往是天线可靠性测试中较为薄弱的地方，控制不好容易导致一次性生产合格率偏低，使用中会导致天线的覆盖范围减小。另一种得到广泛使用的馈电网络是空气微带线或带状线(以下统称为空气传输线)，目前利用该设计的双极化天线中，每个极化的馈电网络整体冲压成形，如中国专利公开号CN 2703335Y，CN200953381Y以及CN 2758997Y所述方案，这种结构方案在辐射单元数为6个或以下的情况下还可以接受，但当辐射单元数进一步增大时，存在以下缺陷：首先，其空气传输馈电网络的覆盖面积比较大，增大了冲压成形的难度；其次，较大的覆盖面也增加了加工成本，而且一体成形冲压加工造成的废料也增加；另外，出于成本控制，馈电网络空气传输线一般取用铝材冲压，当馈电网络过长，整体冲压出来的空气传输线容易弯曲变形，降低批量生产的一致性；最后，整体冲压成型的馈电网络不具备设计上的通用性，只要方向图特性稍改变，就需整个馈电网络重新设计、加工。

在采用空气传输线作为馈电网络下，如何实现对每个阵列天线单元馈电也是基站天线设计的一个重点。概况来说，可分为直接馈电以及耦合馈电两种方式，如中国专利公开号CN200953381Y中描述了空气传输线与辐射单元通过螺钉等部件，将馈电微带片与辐射单元直接接触，但接触处往往也是电流很强的地方，不利于无源互调的控制。耦合馈电的提出，往往是基于提高工作带宽以及降低无源互调干扰考虑，如中国专利公开号CN200953381Y中也提及了耦合方式馈电，另外，中国专利公开号CN2703335Y以及美国专利公开号US2007/0080884A1，也是通过耦合方式对阵元馈电。其中前两者都是弯折空气传输，与辐射单元间形成耦合部，但为了提高耦合量，微带片与辐射单元间间距往往很小，对加工精度提出很高要求；第三种方案仅给出了一种天线的耦合馈电设计，由于其采用径向耦合，故耦合长度较长，对加工的平整度要求较高。

[发明内容]

本发明的目的在于：提供一种通用性强、结构简单、成本低、易于加工且产品一致性好的耦合式空气传输天线结构。

本发明的目的是这样实现的：

一种耦合式空气传输天线结构，包括设于反射板上的天线阵列以及天线阵列的馈电网络，天线阵列由多个辐射单元构成，馈电网络由多段空气传输线两两耦合连接而成。

通过这种结构设计，将复杂的馈电网络拆分成易于加工和装配的多段结构，在馈电网络每个分枝结构上截断，在保证极低的耦合损耗的同时，使馈电网络的结构更简单，生产成本更低，更加易于加工，产品一致性好而且具备设计上的通用性。

作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：

上述的辐射单元与馈电网络也是耦合连接，以利于加工和进一步提高产品的一致性。

上述相互耦合的两条空气传输线，其中一条空气传输线的一个耦合端折弯，使该耦合端的耦合部位于相互耦合的另一条空气传输线的耦合部的上方。采用上下式耦合过渡，其中耦合损耗可控制在0.05dB以内，在保证极低的耦合损耗的同时，使馈电网络的结构更简单，生产成本更低，于加工且产品一致性好。

上述的耦合端是由其中一段空气传输线的端部折弯成

形，另一段空气传输线的端部的顶面紧贴在折弯部的向上凸起的耦合部构成，两条空气传输线的底面及其该两条空气传输线各自耦合部的重合部分的底面处于同一平面上。通过这种结构设计，使空气传输线的底面及其耦合部的底面处于同一平面上，耦合损耗更低，并且能更方便的进行阻抗匹配。

上述的耦合部的耦合面设有绝缘薄膜片，所述的绝缘薄膜片将相邻的空气传输线端部隔离开。用绝缘薄膜片将空气传输线的耦合面隔离开，以实现更好的耦合效果。

上述的辐射单元上设有两片末端与反射板平行的馈电片，所述的馈电片与空气传输馈电网络末端耦合连接，以实现天线阵列和馈电网络的耦合连接。

上述的馈电片是沿辐射单元对角线方向切割开的一折弯成L形的金属片，所述金属片的底面与空气传输馈电网络未端的顶面耦合连接，此种结构设计的好处在于：辐射单元和馈电片是一体式结构，不用增加额外的馈电片来配合辐射单元和空气传输馈电网络末端的耦合连接，更加利于生产，进一步提高了产品的一致性。

上述耦合连接的馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合面设有绝缘薄膜片，所述的绝缘薄膜片将馈电片和空气传输馈电网络隔离开，同样地，绝缘薄膜片的设置，使得耦合效果更佳。

上述的反射板上沿空气空气传输线走向设有若干个等高的介质支柱，所述的介质支柱一端固定在反射板上，另外一端固定在空气空气传输线上，以保证空气传输馈电网络距离反射板的高度一致。

上述的相互耦合连接的空气传输线的耦合部以及馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合部均设有介质支柱，耦合部可设一个或二个介质支柱，每个介质支柱顶部都设有塑料铆钉，将所述的耦合部紧固在介质支柱上，以使耦合面贴合得更加紧密，以提升耦合效果。

上述的馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合部设有塑料铆钉进行紧固，以使耦合面贴合得更加紧密，以提升耦合效果。

上述的空气传输线或者是微带线，或者是带状线。选择微带线或者带状线作为本发明的优选技术方案不受限制。

[附图说明]

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明馈电网络微带线耦合结构示意图；

图3是本发明馈电网络和天线阵列辐射单元的耦合结构示意图；

[具体实施方式]

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的限定。

本实施例的馈电网络空气传输线优选空气微带线，采用铝条冲压成形，整个馈电网络由14小段微带线组成，每两小段铝条之间采用上下式耦合连接过渡，这样就将14小段微带线连接成了一条完整的空气微带线馈电网络，如图2所示，虚线框内的部分是耦合部a，从图2中可以看出，相邻的微带线2.1的右端和微带线2.2的左端相交，构成耦合部a，其中微带线2.1的右端折弯成

形，微带线2.2的左端上表面紧贴在微带线2.1右端折弯部向上凸起部分的下表面，从而保证两条微带线的下表面处于同一平面上，在两条微带线的的耦合部a之间设有绝缘薄膜片4，绝缘薄膜片4将相邻的两条微带线隔离开，形成耦合连接关系。14条微带线按照上述方式彼此首尾相连，构成一条完整的空气微带线馈电网络。

如图3所示，在馈电网络和天线阵列的连接方式中，也采用了类似的结构，辐射单元3为冲压成带两个L形馈电片的铝片振子，其馈电片底面与馈电网络终端顶面重合形成上下耦合结构，中间也是采用塑料薄膜4分隔。

整个馈电网络和天线阵列都设于反射板1上，反射板1上沿空气微带线走向设有若干个等高的介质支柱5，每一个耦合部a处均设有介质支柱5-1，根据耦合部的尺寸可设二个介质支柱5-1，介质支柱5-1一端固定在反射板1上，另外一端固定在空气微带线上，以保证空气微带馈电网络距离反射板的高度一致。在本实施例中，采用塑料铆钉6连接介质支柱5-1和反射板1，以及介质支柱5和空气微带线。

如图1所示，本实施例为一个8单元的空气微带天线结构，分别标识为：3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8。采用portA端口输入的极化同相馈电，portB端口输入的极化3-4、3-8这个单元反相馈电，这样很好地控制其隔离度小于-30dB。

信号从接头输入经过电缆连接到portA或portB，然后分成两路，每一路信号在流到该小段铝条的端口处，通过上下耦合方式过渡到另一小段铝条，再分成两路信号，如此类推，信号分成8路，每一路为一个辐射单元馈电，每一路的电流耦合到辐射单元上，使辐射单元与反射板之间产生辐射，并形成定向波束。

上述实施例仅为本发明的一较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耦合式空气传输天线结构，包括设于反射板上的天线阵列以及天线阵列的馈电网络，所述的天线阵列由多个辐射单元构成，其特征在于：所述的馈电网络由多段空气传输线两两耦合连接而成，所述的辐射单元与馈电网络也是耦合连接，所述相互耦合的两条空气传输线，其中一条空气传输线的一个耦合端折弯，使该耦合端的耦合部位于相互耦合的另一条空气传输线的耦合部的上方。

2.根据权利要求1所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的耦合端是由其中一段空气传输线的端部折弯成

形，另一段空气传输线的端部的顶面紧贴在折弯部的向上凸起的耦合部构成，两条空气传输线的底面及其该两条空气传输线各自耦合部的重合部分的底面处于同一平面上。

3.根据权利要求2所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的耦合部的耦合面设有绝缘薄膜片，所述的绝缘薄膜片将相邻的空气传输线端部隔离开。

4.根据权利要求1所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的辐射单元上设有两片末端与反射板平行的馈电片，所述的馈电片与空气传输馈电网络末端耦合连接。

5.根据权利要求4所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的馈电片是沿辐射单元对角线方向切割开的一折弯成L形的金属片，所述金属片的底部与空气传输馈电网络未端耦合连接。

6.根据权利要求4或5任一项所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述耦合连接的馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合面设有绝缘薄膜片，所述的绝缘薄膜片将馈电片和空气传输馈电网络隔离开。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的反射板上沿空气空气传输线走向设有若干个等高的介质支柱，所述的介质支柱一端固定在反射板上，另外一端固定在空气空气传输线上，以保证空气传输馈电网络距离反射板的高度一致。

8.根据权利要求7所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的相互耦合连接的空气传输线的耦合部以及馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合部均设有介质支柱，耦合部可设一个或二个介质支柱，每个介质支柱顶部都设有塑料铆钉，将所述的耦合部紧固在介质支柱上。

9.根据权利要求6所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的馈电片和空气传输馈电网络未端的耦合部设有塑料铆钉进行紧固。

10.根据权利要求1-5任一项所述的一种耦合式空气传输天线结构，其特征在于：所述的空气传输线或者是微带线，或者是带状线。

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