CN102110875B - 移动通信基站天线及其宽频双极化振子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提供了一种宽频双极化振子，包括振子主体及两馈电片，振子主体包括一底板以及两对从底板垂直向外延伸形成的馈电巴伦，每一所述馈电巴伦的末端向外垂直延伸出一辐射片。辐射片具有一第一辐射条和两个对称设置于第一辐射条两侧的第二辐射条，第二辐射条包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部与第一辐射条的夹角小于第二辐射部与所第一辐射条的夹角，且第一辐射部的长度大于第二辐射部的长度。与现有技术相比，在通过馈电线缆将电磁波导入辐射片后，所述第一辐射条和第二辐射条可以更好地将所述电磁波辐射开去，以占据更大的带宽，从而使得整个宽频双极化振子的工作带宽得到了拓展，满足了当前移动通信多元化的发展。

Description

移动通信基站天线及其宽频双极化振子
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种移动通信基站天线及其宽频双极化振子。
背景技术
随着社会的不断进步，人们对移动通信的要求越来越高，迫使移动通信行业朝着多元化的方向发展，以给移动用户带来更多的方便。然而，现有的移动通信网络在给移动用户带来方便的同时，增加了移动通信设备的数量，如增加了基站天线的数量。这样，便增加了设备的安装、维护工程量，同时还增加了各大运营商的运营成本。
为了克服上述问题，设计出覆盖更宽频带的天线便成为了移动通信发展的主要趋势。而所述天线的工作频带基本取决于单个振子的工作频带。所以，设计出能工作于更宽频带内的振子是完全必要的。
对于当前移动通信的高频段而言，1.7～2.7GHz频段能满足大部分移动通信应用场合，如中国电信的CDMA2000、中国联通的WCDMA、中国移动的TD-SADMA以及GSM网络的高频段。因此，设计出宽频振子便能满足当前移动通信网络多元化发展的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种宽频双极化振子，所述宽频双极化振子能覆盖较宽带宽以满足当前移动通信多元化发展的要求。
本发明的另一目的是提供一种移动通信基站天线，所述天线的宽频双极化振子能覆盖较宽带宽以满足当前移动通信多元化发展的要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种宽频双极化振子，包括一体成型的振子主体及两馈电片，所述振子主体包括一底板以及两对从所述底板垂直向外延伸形成的馈电巴伦，每一所述馈电片与一对所述馈电巴伦电连接，每一所述馈电巴伦的末端向外垂直延伸出一辐射片。其中，所述辐射片具有一第一辐射条和两个第二辐射条，四个所述第一辐射条呈“十”字形排列，两所述第二辐射条对称设置于所述第一辐射条的两侧，所述第一辐射条具有一自由端，所述第二辐射条包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部的一端连接所述第一辐射条的自由端，所述第一辐射部的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部，所述第二辐射部的末端连接所述第一辐射条与所述馈电巴伦连接的一端，所述第一辐射部与所述第一辐射条的夹角小于所述第二辐射部与所述第一辐射条的夹角，且所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度。
与现有技术相比，由于本发明宽频双极化振子的辐射片具有一第一辐射条和两个对称设置于所述第一辐射条两侧的第二辐射条，所述第一辐射部与所述第一辐射条的夹角小于所述第二辐射部与所述第一辐射条的夹角，且所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度，在通过馈电线缆将电磁波导入所述辐射片后，所述第一辐射条和第二辐射条可以更好地将所述电磁波辐射开去，以占据更大的带宽，从而使得整个宽频双极化振子的工作带宽得到了拓展，满足了当前移动通信多元化的发展。
在本发明的一优选实施例中，所述第一辐射部的长度为第二辐射部的长度的1.5倍～2.5倍。
优选地，所述第一辐射部的长度为第二辐射部的长度的2倍。
优选地，所述振子主体的地板上开设有通孔，所述振子主体还包括呈管状的电缆焊接座，所述电缆焊接座具有由所述底板的通孔边缘向下垂直延伸然后再垂直弯折形成的两个相互垂直的线管，所述两个所述线管的连接处开设有缺口。
优选地，所述宽频双极化振子还包括固持底座，所述馈电片的一端穿过所述固持底座和所述底板并伸入所述缺口。
优选地，所述宽频双极化振子还包括支架和次辐射体，所述馈电片的一端通过所述支架与所述次辐射体连接。
在本发明的另一优选实施例中，所述宽频双极化振子还包括一固定在所述振子主体上的固持底座，所述振子主体的底板上开设有通孔；所述馈电片弯折呈“U”形，所述馈电片具有第一耦合片、第二耦合片及连接第一耦合片和第二耦合片的连接片；所述第一耦合片和第二耦合片分别与相应的馈电巴伦并列平行设置，所述第一耦合片为一倒立的梯形，所述第一耦合片的下端向下延伸形成一接线脚，所述第二耦合片为一长方形；所述连接片的两端的侧缘均开设有凹口，所述连接片的中间部分呈方形或弧形；所述接线脚固持在所述固持底座上并向下穿过所述底板的通孔。
较佳地，所述馈电巴伦和所述第一辐射条上设有连成一体的凸肋，所述凸肋与所述馈电巴伦和所述第一辐射条为一体成型的结构。所述凸肋的设置，可以支撑所述第一辐射条，从而使得整个振子主体的结构更加牢固。
相应地，本发明还提供了一种移动通信基站天线，包括一反射板和至少一固定在所述反射板上的振子阵，所述振子阵具有多个宽频双极化振子。所述宽频双极化振子能覆盖较宽带宽以满足当前移动通信多元化发展的要求。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明移动通信基站天线一实施例的立体图。
图2为本发明宽频双极化振子的一实施例的立体图。
图3为图2所示宽频双极化振子的分解图。
图4为图3所示振子主体的俯视图。
图5为图3所示振子主体从底部看的立体图。
图6为本发明的宽频双极化振子的仿真驻波比图。
图7为本发明的宽频双极化振子应的仿真隔离度图。
图8为本发明的宽频双极化振子工作于1.7GHz时的水平面方向图。
图9为本发明的宽频双极化振子工作于1.7GHz时的垂直面方向图。
图10为本发明的宽频双极化振子工作于2.2GHz时的水平面方向图。
图11为本发明的宽频双极化振子工作于2.2GHz时的垂直面方向图。
图12为本发明的宽频双极化振子工作于2.7GHz时的水平面方向图。
图13为本发明的宽频双极化振子工作于2.7GHz时的垂直面方向图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种宽频双极化振子，由于所述宽频双极化振子辐射片具有一第一辐射条和两个对称设置于所述第一辐射条两侧的第二辐射条，所述第一辐射部与所述第一辐射条的夹角小于所述第二辐射部与所述第一辐射条的夹角，且所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度，在通过馈电电缆将电磁波导入所述辐射片后，所述第一辐射条和第二辐射条可以更好地将所述电磁波辐射开去，以占据更大的带宽，从而使得整个宽频双极化振子的工作带宽得到了拓展，满足了当前移动通信多元化的发展。
请参考图1，其揭示了一种移动移动通信基站天线，所述移动通信基站天线具有一反射板200和一振子阵。在本实施中，所述振子阵具有5个宽频双极化振子振子100，每个宽频双极化振子振子100工作于1.7～2.7GHz频段。
具体地，如图2和图3所示，在本发明的一个优选实施例中，所述振子100包括一体成型的振子主体10、固持底座12、馈电片14、支架16以及次辐射体18。所述固持底座12卡固在所述振子主体10上。所述馈电片14固持在所述固持底座12上并与所述振子主体10耦合，从而将信号馈入所述振子主体10。所述支架16固定在所述振子主体10的上端。所述次辐射体18固定在所述支架16上。
其中，所述振子主体10包括一呈方形的底板101、两对从所述底板101的边缘向上垂直延伸形成的馈电巴伦102、四个分别从所述馈电巴伦102的末端向外垂直延伸出的辐射片104以及两从所述底板101延伸出来的的电缆焊接座103。
请参考图4和图5所示，所述底板101在临近两相邻的馈电巴伦102处开设有通孔。所述电缆焊接座103由所述底板101的通孔边缘向下垂直延伸然后再垂直弯折延伸出来，其具有呈管状的两个相互垂直的线管。所述电缆焊接座103的两线管的连接处切除一部分而形成缺口1031。
所述辐射片104具有一第一辐射条1041和两个第二辐射条1042，所述四个辐射片104的第一辐射条1041均从相应的馈电巴伦102的末端向外垂直延伸出，其均具有一自由端，所述四个第一辐射条1041呈“十”字形排列。
每一辐射片104的两第二辐射条1042对称的设置于相应的第一辐射条1041的两侧。所述第二辐射条1042包括第一辐射部1042a和第二辐射部1042b，所述第一辐射部1042a的一端连接该第一辐射条1042的自由端，所述第一辐射部1042a的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部1042b，所述第二辐射部1042b的末端连接所述第一辐射条1041的与所述馈电巴伦102连接的一端。所述第二辐射部1042b与所述第一辐射条1041的夹角大于所述第一辐射部1042a与所述第一辐射条1041的夹角，第二辐射部1042b的长度小于所述第一辐射部1042a的长度的。
优选地，第一辐射部1042a的长度为第二辐射部1042b长度的1.5倍～2.5倍。在本实施例中，所述第一辐射条1042为2.6GHz电磁波波长的四分之一波长，所述第二辐射条1042为1.6GHz电磁波波长的四分之一波长，所述第一辐射部1042a的长度约为所述第二辐射部1042b长度的2倍。
具体地，如图5所示，所述馈电巴伦102具有一长条状的巴伦片，该巴伦片的两边缘向外翘曲形成翘曲部，该翘曲部可以防止在振子主体10成型时馈电巴伦102的上端向外倾斜。此外，所述馈电巴伦102和所述第一辐射条1041上设有连接为一体的凸肋105，所述馈电巴伦102、第一辐射条1041以及凸肋105为一体成型结构。所述凸肋105的设置，可以防止第一辐射条1041倾斜，保证在所述振子主体10成型时所述辐射片104与馈电巴伦102垂直，并使得整个振子主体10的结构更加牢固。
具体地，如图3所示，所述馈电片14弯折呈“U”形，其具有第一耦合片141、第二耦合片142及连接所述第一耦合片141和所述第二耦合片142的连接片143。所述第一耦合片141为一倒立的梯形，其下端向下延伸形成一接线脚141a。所述第二耦合片142为一长方形。所述连接片143的两端的侧缘均开设有凹口，所述连接片143的中间部分呈方形或弧形，在本实施例中，所述连接片143的中间部分呈方形。所述第一耦合片141和第二耦合片142分别与相应的所述馈电巴伦102并列平行设置，以与所述馈电巴伦102耦合而将信号馈入所述馈电巴伦102。所述接线脚141a插入所述固持底座12并穿过所述底板101的通孔而伸至缺口1031处。该接线脚141a的末端开设有圆孔141a1。
在将馈电电缆焊接在所述接线脚141a上时，将馈电电缆穿入所述电缆焊接座103相应的线管并伸入所述缺口1031，再将馈电电缆的芯线穿过所述圆孔141a1，最后通过焊接工具将所述馈电电缆焊接在所述馈电片14的接线脚141a上。由于所述电缆焊接座103呈管状，从而方便馈电电缆的插入和位置固定；由于电缆焊接座103上开设有缺口1031，当所述馈电电缆穿过所述线管时，可以方便地进行焊接工作，且使得焊接更为准确、牢固。
再参考图3，所述次辐射体18呈圆片状，其上开设有第一通孔181。所述支架16上设有凸柱161，所述凸柱161插入所述第一通孔181以将所述馈电片14安装在所述次辐射体18上。
本发明的工作原理如下：所述馈电片14和所述馈电巴伦102构成了空气微带的波导形式，所述馈电片14与所述馈电巴伦102进行能量耦合，馈电电缆将信号电流馈入所述馈电片14，信号电流的电磁波在所述馈电片14的末端达到电磁平衡，并且由于所述馈电片14与所述馈电巴伦102组成的阻抗变换，将信号能量均分到的耦合到对称的两辐射片104上，对称的两辐射片104上电流的幅度和方向相同。而所述辐射片104的所述第一辐射条1041和两对称的的设置于连接在第一辐射条1041两侧的所述第二辐射条1042，满足了不同频率信号谐振的要求，从而将频段较宽的信号更好的辐射到自由空间中，进而拓展整个振子100的工作带宽。
请参考图6及图7为本发明的宽频双极化振子100通过专业的振子仿真测试软件进行仿真实验得到的驻波比和隔离度曲线图。从以上仿真图可以看出，本发明的宽频双极化振子100在1.7～2.7GHz宽频段范围内很好地兼顾了驻波比、隔离度等电气性能，从而可以应用于中国电信的CDMA2000网络、中国联通的WCDMA网络、中国移动的TD-SADMA网络以及GSM网络的高频段等，因此本发明的宽频双极化振子100应用范围宽，其具有良好的市场应用前景。
如图8至图13所示，为通过专业的振子仿真测试软件使得所述宽频双极化振子100分别工作于1.7GHz、2.2GHz以及2.7GHz三个不同频段时，水平面和垂直面的方向图。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (9)

1.一种宽频双极化振子，包括一体成型的振子主体及两馈电片，所述振子主体包括一底板以及两对从所述底板垂直向外延伸形成的馈电巴伦，每一所述馈电片与一对所述馈电巴伦电连接，每一所述馈电巴伦的末端向外垂直延伸出一辐射片，其特征在于：所述馈电片弯折呈“U”形，所述馈电片具有第一耦合片、第二耦合片及连接第一耦合片和第二耦合片的连接片；所述第一耦合片和第二耦合片分别与相应的馈电巴伦并列平行设置，所述第一耦合片为一倒立的梯形，所述第二耦合片为一长方形；所述连接片的两端的侧缘均开设有凹口，所述连接片的中间部分呈方形或弧形；所述辐射片具有一第一辐射条和两个第二辐射条，四个所述第一辐射条呈“十”字形排列，两所述第二辐射条对称设置于所述第一辐射条的两侧，所述第一辐射条具有一自由端，所述第二辐射条包括第一辐射部和第二辐射部，所述第一辐射部的一端连接所述第一辐射条的自由端，所述第一辐射部的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部，所述第二辐射部的末端连接所述第一辐射条与所述馈电巴伦连接的一端，且所述第一辐射部与所述第一辐射条的夹角小于所述第二辐射部与所述第一辐射条的夹角，且所述第一辐射部的长度大于所述第二辐射部的长度。
2.如权利要求1所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述第一辐射部的长度为第二辐射部的长度的1.5倍～2.5倍。
3.如权利要求2所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述第一辐射部的长度为第二辐射部的长度的2倍。
4.如权利要求1所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述振子主体的底板上开设有通孔，所述振子主体还包括呈管状的电缆焊接座，所述电缆焊接座具有由所述底板的通孔边缘向下垂直延伸然后再垂直弯折而形成的两个相互垂直的线管，所述两个线管的连接处开设有缺口。
5.如权利要求4所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述宽频双极化振子还包括固定在所述振子主体上固持底座，所述馈电片的一端穿过所述固持底座和所述底板并伸至所述缺口处。
6.如权利要求1所述的宽频双极化振子，其特征在于：还包括一固定在所述振子主体上的固持底座，所述振子主体的底板上开设有通孔；所述第一耦合片的下端向下延伸形成一接线脚，所述接线脚固持在所述固持底座上并向下穿过所述底板的通孔。
7.如权利要求1所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述馈电巴伦和所述第一辐射条上设有连成一体的凸肋，所述凸肋与所述馈电巴伦和所述第一辐射条为一体成型的结构。
8.如权利要求1-7任一项所述的宽频双极化振子，其特征在于：所述宽频双极化振子还包括支架和次辐射体，所述馈电片的一端通过所述支架与所述次辐射体连接。
9.一种移动通信基站天线，包括一反射板和至少一固定在所述反射板上的振子阵，所述振子阵具有多个宽频双极化振子，其特征在于：所述宽频双极化振子如权利要求1-8任一项所述。
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