CN101847783A - 双极化振子天线 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种双极化振子天线，所述双极化振子天线包括反射器，在所述反射器上设有至少一个双极化辐射元，在所述双极化辐射元的一侧设有去耦装置；所述去耦装置包括去耦装置本体，所述去耦装置本体包括至少一个U型框架。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种双极化振子天线。
背景技术
在目前的通信领域中，天线是无线电通信系统不可或缺的重要组成部分。无线通信系统中的各类无线通信设备所执行的任务虽然不同，但都需要天线作为辐射或接收电磁波的装置。即，发信时，发信机经过馈线将高频振荡电流送入发信天线，发信天线把高频电流转换为高频电磁波，使之以波的形式向周围空间辐射。收信时，收信天线将其截获的高频电磁波转换成高频电流，再经过馈线送给收信机。
天线所发射的电磁波沿传播方向向周围空间扩散，为了提高天线的方向性，在天线中使用反射器，并将天线的辐射元设置在所述反射器上。对于双极化振子天线而言，其辐射元为双极化振子形式的辐射元，所述辐射元的两个极化之间是正交的，且这两个正交的极化本身就具有良好的防止耦合的能力。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
由于结构上的原因，例如天线反射器、天线支撑机构、天线阵列等对电磁波的反射和散射，造成所述辐射元的两个极化之间的信号相互影响，从而引起信号的耦合，而耦合会降低天线的隔离度指标。
发明内容
本发明实施例提供一种双极化振子天线，可以使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
本发明实施例提供一种双极化振子天线，包括反射器，在所述反射器上设有至少一个双极化辐射元，在所述双极化辐射元的一侧设有去耦装置，所述去耦装置包括去耦装置本体，所述去耦装置本体包括至少一个U型框架。
本发明实施例提供的双极化振子天线中，所述去耦装置包括所述U型框架，所述U型框架一方面可以对电磁波进行反射和散射，另一方面根据电磁感应定律，能够感应电磁波并将电磁波转化成电流，因此所述U型框架的结构能够有效地改变电磁波的分布，尤其是将所述去耦装置置于所述双极化振子天线的一侧时，能够有效地改变由天线反射器、天线支撑机构、天线阵列等对电磁波的反射和散射所造成的所述辐射元的两个极化之间相互影响的那部分电磁波的分布，其中，改变电磁波的分布即改变电磁波的相位和幅度。由于所述双极化振子天线的两个极化之间的隔离度与所述两个极化方向上的电磁波的矢量和有关，所以遵循矢量叠加原理，通过所述去耦装置改变所述两个极化方向上的电磁波的相位与幅度，使得在改变电磁波的相位和幅度后，所述两个极化方向上的电磁波矢量叠加的能量和减少，最终在一定程度上降低所述双极化振子天线的耦合，使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例双极化振子天线的一种结构示意图；
图2为图1所示去耦装置的结构示意图；
图3为对图2所示去耦装置改进后的结构示意图；
图4为本发明一个实施例中双极化振子天线的另一种结构示意图；
图5为本发明一个实施例中双极化振子天线的再一种结构示意图；
图6为本发明另一个实施例双极化振子天线的一种结构示意图；
图7为图6所示去耦装置的结构示意图；
图8为对图7所示去耦装置改进后的结构示意图；
图9为本发明另一个实施例中双极化振子天线的另一种结构示意图；
图10为本发明另一个实施例中双极化振子天线的再一种结构示意图；
图11为本发明又一个实施例双极化振子天线的一种结构示意图；
图12为本发明又一个实施例中双极化振子天线的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
本发明实施例旨在提供一种双极化振子天线，可以使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
本发明实施例双极化振子天线，包括反射器，在所述反射器上设有至少一个双极化辐射元，在所述双极化辐射元的一侧设有去耦装置；所述去耦装置包括去耦装置本体，所述去耦装置本体包括至少一个U型框架。
由于所述去耦装置包括所述U型框架，所述U型框架一方面可以对电磁波进行反射和散射，另一方面根据电磁感应定律，能够感应电磁波并将电磁波转化成电流，因此所述U型框架的结构能够有效地改变电磁波的分布，尤其是将所述去耦装置置于所述双极化振子天线的一侧时，能够有效地改变由天线反射器、天线支撑机构、天线阵列等对电磁波的反射和散射所造成的所述辐射元的两个极化之间相互影响的那部分电磁波的分布，其中，改变电磁波的分布即改变电磁波的相位和幅度。又因为所述双极化振子天线的两个极化之间的隔离度与所述两个极化方向上的电磁波的矢量和有关，所以遵循矢量叠加原理，通过所述去耦装置改变所述两个极化方向上的电磁波的相位与幅度，使得在改变电磁波的相位和幅度后，所述两个极化方向上的电磁波矢量叠加的能量和减少，最终在一定程度上降低所述双极化振子天线的耦合，使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
如图1所示，为本发明双极化振子天线的一个具体实施例，在本实施例中，所述双极化振子天线包括反射器1，在反射器1上设有一个双极化辐射元4，该双极化辐射元4具有两个极化，在双极化辐射元4的下侧设有去耦装置5。如图2所示，去耦装置5包括去耦装置本体51，去耦装置本体51包括一个U型框架。由于所述U型框架一方面可以对电磁波进行反射和散射，另一方面根据电磁感应定律，能够感应电磁波并将电磁波转化成电流，因此所述U型框架的结构能够有效地改变电磁波的分布，改变电磁波的分布即改变电磁波的相位和幅度，因为所述双极化振子天线的两个极化之间的隔离度与所述两个极化方向上的电磁波的矢量和有关，所以遵循矢量叠加原理，通过去耦装置5改变所述双极化振子天线两个极化方向上的电磁波的相位与幅度，使得在改变电磁波的相位和幅度后，所述两个极化方向上的电磁波矢量叠加的能量和减少，最终在一定程度上降低所述双极化振子天线的耦合，使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
进一步地，如图3所示，在所述U型框架的开口端对称地设有一对翼板52，调节翼板52的高度、形状以及倾斜角度可以进一步调节去耦装置5的去耦能力，使所述双极化振子天线具有更高的隔离度指标。其中，翼板52倾斜角度的调节范围为0°到30°之间，即，其中一个所述翼板52所在的平面与U型框架51的底边511所在的平面之间的夹角α大于等于0°且小于等于30°。
本实施例中，去耦装置5可以通过如下两种设置方式设在反射器1上。
第一种设置方式如图4所示，去耦装置5通过所述U型框架的底边511设置在反射器1上，翼板52主要起改变电磁波分布的作用，此时翼板52的长度范围限定在0至0.5λ之间，其中λ为工作电磁波的波长。一般来说，在该设置方式下，去耦装置5的翼板52越大，则去耦装置5对电磁波分布的影响就越大，因此去耦装置5的去耦能力也越强，但是如果翼板52太大则会影响双极化辐射元4正常辐射的电磁波，将翼板52的长度范围限定在0至0.5λ之间，则既能达到较好的去耦效果，又能避免妨碍双极化辐射元4的正常工作。
第二种设置方式如图5所示，去耦装置5通过翼板52设置在反射器1上，所述U型框架的底边511主要起改变电磁波分布的作用，同理，此时应将所述U型框架的底边的长度范围限定在0至0.5λ之间，其中λ为工作电磁波的波长。
除此之外，在本实施例中，去耦装置本体51的高度限定在0至0.5λ之间，其中λ为工作电磁波的波长。这是因为去耦装置本体51的高度取决于双极化辐射元4的高度，而双极化辐射元4的高度又取决于工作电磁波的波长。如果去耦装置本体51的高度过高，则会影响双极化振子天线的方向图指标，包括增益、波宽、前后比等，所以一般要求去耦装置本体51的高度大于0小于等于0.5λ。
本实施例中去耦装置5不仅可以改变电磁波的分布，改变空间电磁波的相位、极化方向、幅度，从而减少双极化辐射元4两个极化之间的相互耦合，与此同时，根据法拉第电磁感应定律，去耦装置5上还会产生感应电流。
当所述U型框架由导体材料制成，且所述U型框架与反射器1直接导电相连时，反射器1相当于地电势，因此一对翼板52可以将其感应到的电磁波转换为电流而导入反射器1中。当所述U型框架由绝缘材料制成，即去耦装置5与反射器1容性相连时，去耦装置5感应所得的电流在开路装置中会向空间辐射电磁波，从而使得去耦装置5起到一种寄生天线的作用，增强所述双极化振子天线的辐射能力。
在本实施例中，去耦装置5设在双极化辐射元4两个极化方向的角平分线上，且去耦装置5的一对翼板52的连线方向与双极化辐射元4两个极化方向之间的夹角β均为45°，这样设置能够较好地减小双极化辐射元4两个极化之间的自耦。
如图6所示，为本发明双极化振子天线的另一个具体实施例，在本实施例中，所述双极化振子天线包括反射器1，在反射器1上设有两个双极化辐射元41和42，该两个双极化辐射元41和42组成天线阵列，双极化辐射元41位于反射器1的左侧，双极化辐射元42位于反射器1的右侧，双极化辐射元41和42都具有两个极化。在双极化辐射元41和42之间设有去耦装置5。
如图7所示，去耦装置5包括去耦装置本体51，去耦装置本体51包括两个相交的U型框架，所述两个相交的U型框架具有一个共用的底边511。其中，所述U型框架的结构能够有效地改变电磁波的分布，在一定程度上降低所述双极化振子天线的耦合，使所述双极化振子天线具有较高的隔离度指标。
进一步地，如图8所示，在所述U型框架的开口端均对称地设有一对翼板52，调节翼板52的高度、形状以及倾斜角度可以进一步调节去耦装置5的去耦能力，使所述双极化振子天线具有更高的隔离度指标。其中，翼板52倾斜角度的调节范围为0°到30°之间，即，其中一个所述翼板52所在的平面与U型框架51的底边511所在的平面之间的夹角大于等于0°且小于等于30°。
其中，由图8可知，本实施例去耦装置5包括的两个相交的U型框架之间的夹角ε为90°，即所述两个相交的U型框架为正交状态。这样，设在每个所述U型框架的开口端的每对翼板52都可以作为去耦装置5的一个极化，即去耦装置5具有两个相互正交的极化。而在本发明的其他实施例中，所述去耦装置所包括的两个相交的U型框架还可以为非正交状态，但是需要保证所述两个相交的U型框架之间的夹角ε维持在25°至90°的范围内，根据角度互补原理，也可使该夹角维持在90°至155°的范围内，否则所述去耦装置的两个极化将等效为一个极化。
如图9所示，去耦装置5通过所述U型框架的底边511设在反射器1上，且去耦装置5的两对翼板52的连线方向，与双极化辐射元41的两个极化方向之间的夹角β均为45°。这样设置能够起到降低所述单个双极化辐射元的两个极化之间的自耦。与此同时，去耦装置5还可以降低双极化辐射元41和42之间的互耦。
但本实施例并不限于此，如图10所示，为本实施例中去耦装置5的另一种设置方式，在该设置方式中，去耦装置5的两对翼板52的连线方向，与所述双极化辐射元41的两个极化方向相互平行，这样设置也能够减小单个双极化辐射元的两个极化之间的自耦，以及双极化辐射元41和42之间的互耦。
如图11所示，为本发明双极化振子天线的又一个具体实施例，本实施例中所述双极化振子天线包括反射器1，在反射器1上设有两个双极化辐射元41和42。在双极化辐射元41和42之间设有去耦装置5。去耦装置5包括去耦装置本体，去耦装置本体包括一个U型框架，在所述U型框架的开口端对称地设有一对翼板52，去耦装置5通过所述U型框架的底边511设在反射器1上，且去耦装置5的一对翼板52的连线方向，与双极化辐射元41的两个极化方向之间的夹角β均为45°。这样设置不仅能够降低所述单个双极化辐射元的两个极化之间的自耦，而且可以降低双极化辐射元41和42之间的互耦。
但本实施例并不局限于此，如图12所示，在本实施例去耦装置5的另一种设置方式中，去耦装置5的一对翼板52的连线方向，与所述双极化辐射元41的两个极化方向之间的夹角β也均为45°，这样设置也能够减小单个双极化辐射元的两个极化之间的自耦，以及双极化辐射元41和42之间的互耦。
因此，综合上述三个实施例可知，将所述去耦装置设置在所述双极化辐射元的一侧可以减小所述双极化辐射元的两个极化之间的自耦，而将所述去耦装置设置在两个所述双极化辐射元之间则既可以减小所述双极化辐射元的两个极化之间的自耦，又可以减小两个所述双极化辐射元之间的互耦。
需要说明的是，在本发明的上述三个实施例中，翼板或所述U型框架底边的形状可以为矩形、椭圆形、花瓣形或扇形等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种双极化振子天线，其特征在于：包括反射器，在所述反射器上设有至少一个双极化辐射元，在所述双极化辐射元的一侧设有去耦装置，所述去耦装置包括去耦装置本体，所述去耦装置本体包括至少一个U型框架。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述去耦装置本体包括两个相交的U型框架，所述两个相交的U型框架具有一个共用的底边。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述两个相交的U型框架之间的夹角大于等于25°且小于等于90°。
4.根据权利要求1、2或3所述的双极化振子天线，其特征在于：在所述U型框架的开口端对称地设有一对翼板。
5.根据权利要求4所述的双极化振子天线，其特征在于：其中一个所述翼板所在的平面与所述U型框架的底边所在的平面之间的夹角大于等于0°且小于等于30°。
6.根据权利要求5所述的双极化振子天线，其特征在于：
所述去耦装置通过所述U型框架的底边连接在所述反射器上，所述翼板的长度大于0且小于等于0.5λ，λ为工作波长；或
所述去耦装置通过所述翼板连接在所述反射器上，所述U型框架的底边的长度大于0且小于等于0.5λ，λ为工作波长。
7.根据权利要求5所述的双极化振子天线，其特征在于：所述去耦装置本体的高度大于0且小于等于0.5λ，λ为工作波长。
8.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：所述去耦装置设在所述双极化辐射元两个极化方向的角平分线上。
9.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：所述各对翼板的连线方向与所述双极化辐射元的各极化方向相差45°；或
所述各对翼板的连线方向与所述双极化辐射元的各极化方向平行。
10.根据权利要求1所述的双极化振子天线，其特征在于：所述去耦装置与所述反射器直接导电相连；或所述去耦装置与所述反射器容性相连。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |