CN102683825A - 宽频双极化辐射单元及天线 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于通信技术领域，提供了一种宽频双极化辐射单元，用于装设于金属反射板上组成天线，包括至少四个天线振子，所述天线振子包括底座以及安装于所述底座的平衡馈电连接器和对称设置的两个单元臂，所述单元臂的一端连接所述平衡馈电连接器，所述单元臂的另一端封闭且纵向延伸形成凸壁，所述四个天线振子间的单元臂通过隔离固定件连接固定。本发明还相应的提供一种包括若干如上所述辐射单元的双极化天线。借此，本发明可以减小多频共用天线尺寸的同时，同时提高天线的各项技术参数。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种宽频双极化辐射单元及天线。
背景技术
目前在2G和3G网络共存的情况下，对能够兼容2G和3G网络的多频天线的需求越来越多，并且随着通信技术的迅猛发展，对多频天线的带宽、尺寸及性能指标也提出越来越高的要求。
针对以上的发展趋势，目前市场上较为常见的是采用两对偶极子正交分布，形成“◇”形或者圆形的天线设计方案，如德国Kathrein公司为申请人的专利US6333720B1中给出的方案，该专利所述的振子就采用两对偶极子正交放置，单元臂呈直线型，整个振子截面呈“◇”形结构，该振子可以通过高频振子镶嵌在低频振子中间来实现多频天线的需求。这种设计存在以下两点不足，第一，单元臂采用的直线结构使得其投影面积较大，处于两个低频振子之间的高频振子受到低频振子耦合作用，从而使得高频段辐射性能恶化；第二，由于四个平衡器固定设置在一个处于高频振子下方的固定座上，距高频振子较近，高频振子的阻抗及辐射特性就受到了低频振子的较大影响。
由于现有技术的超宽带多频双极化天线其低频与高频的比值达到了3倍以上，而相邻两低频振子间的间距为相邻两高频振子间的两倍，为了保证高频电气性能，一般采用减少低频振子之间的间距来实现，但由于低频振子投影面积较大，减少间距后对低频振子之间的高频振子性能影响剧烈，从而影响到整个多频天线的电气性能指标。
综上可知，现有的超宽带多频双极化天线，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种宽频双极化辐射单元及天线，其可以提高天线的辐射单元各技术参数，并缩小辐射单元的投影面积。
为了实现上述目的，本发明提供一种宽频双极化辐射单元，用于装设于金属反射板上组成天线，包括至少四个天线振子，所述天线振子包括底座以及安装于所述底座的平衡馈电连接器和对称设置的两个单元臂，所述单元臂的一端连接所述平衡馈电连接器，所述单元臂的另一端封闭且纵向延伸形成凸壁，所述四个天线振子间的单元臂通过隔离固定件连接固定。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述单元臂的截面成“C”型或“匸”型。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述单元臂的垂直侧壁具有一镂空部。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述宽频双极化辐射单元包括四个天线振子，所述每个天线振子的两个单元臂相互垂直，所述四个天线振子间的单元臂通过所述隔离固定件固定为矩形结构。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，两个相邻的所述天线振子极化正交。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述单元臂是由多节截面相同的折线构成。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述天线振子的单元臂固定为八边形或十六边形结构。
根据本发明的宽频双极化辐射单元，所述单元臂呈弧状。
本发明还相应的提供一种包括若干如上所述宽频双极化辐射单元的宽频双极化天线，所述辐射单元线性等间距排列于作为反射器的所述金属反射板。
根据本发明的宽频双极化天线，所述双极化辐射单元为低频辐射单元，所述每个低频辐射单元内具有一与所述低频辐射单元同轴设置的高频辐射单元，相邻的两个所述低频辐射单元之间设有至少一所述高频辐射单元，所述若干高频辐射单元等间距设置。
根据本发明的宽频双极化天线，相邻两所述低频辐射单元对应的间距是所述低频辐射单元中心频率对应波长的0.65~0.95倍，相邻两所述高频辐射单元对应的间距是所述高频辐射单元中心频率对应波长的0.65~0.9倍。
根据本发明的宽频双极化天线，相邻两所述低频辐射单元之间设有一所述高频辐射单元，所述低频辐射单元之间的间距为230mm，所述高频辐射单元之间的间距为115mm。
根据本发明的宽频双极化天线，所述高频辐射单元之间设有金属片。
本发明通过在一底座上安装一平衡馈电连接器以及两个单元臂组成天线振子，两个单元臂结构相同，其一端连接平衡馈电连接器，另一端纵向延伸形成凸壁。将四个天线振子的单元臂依次通过隔离固定件连接固定组成双极化辐射单元，且各天线振子这间相互固定但没有电连接，借此可根据单元臂的不同构成形状组成各种形状的双极化辐射单元。同时，将若干双极化辐射单元固定于金属反射板即可组成双极化天线，借此，本发明可以提高天线的辐射单元各技术参数，并缩小辐射单元的投影面积。优选的是，单元臂的垂直侧壁具有一镂空部，其既可减轻天线振子重量，还可优化驻波及减少对高频振子的影响。
附图说明
图1是本发明一实施例的天线振子的第一结构示意图；
图2是本发明一实施例的天线振子的第二结构示意图；
图3是本发明一实施例的宽频双极化辐射单元的结构示意图；
图4是本发明一实施例的宽频双极化天线的结构示意图；
图5是本发明另一实施例的宽频双极化天线的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种天线振子，该第一天线振子20与图2所示的第二天线振子30极化正交，且若干对极化正交的第一天线振子20和第二天线振子30可以组成双极化辐射单元100，具体的，第一天线振子20包括底座12、平衡馈电连接器6以及两个单元臂5和7，其中：
平衡馈电连接器6以及两个单元臂5和7均装设于所述底座12上，本发明的实施例中，单元臂5和7形状和结构相同，故在此以其中一个单元臂5进行描述。单元臂5的一端连接平衡馈电连接器6，另一端封闭且延伸形成凸壁3。优选的，单元臂5的截面成“C”型或“匸”型，且单元臂5的垂直侧壁具有一镂空部4，镂空部4既可减轻第一天线振子20的重量，还可优化驻波并减少对高频振子的影响。对应的，单元臂7具有凸壁9以及镂空部8。
单元臂5与平衡馈电连接器6连接的一端具有一通孔11，电缆穿过该通孔11，电缆外导体与单元臂5连接。对应的，单元臂7与平衡馈电连接器6连接的一端10处有一L形馈电片可直接与电缆芯线连接。优选的，与通孔11同侧安装的底座12上有一连接点2与电缆外导体连接。
再参见图2，该实施例示出了第二天线振子30的结构，其与第一天线振子20极化正交，第二天线振子30与第一天线振子20的相同之处在此不再赘述，二者的区别在于，第二天线振子30的单元臂5与平衡馈电连接器6连接的一端10处有一L形馈电片可直接与电缆芯线连接，单元臂7与平衡馈电连接器6连接的一端有一通孔11，电缆穿过此孔，电缆外导体与单元臂7连接。同时，与通孔11同侧安装的底座12上有一连接点2与电缆外导体连接。
参见图3，本发明提供了一种宽频双极化辐射单元100，其主要应用于移动通信领域的基站天线上，该辐射单元100包括两对极化正交的第一天线振子20和第二天线振子30，且优选的，本实施例中的第一天线振子20的单元臂5和7位于同一平面，且相互垂直，第二天线振子30也具有相同的设置，即，第一天线振子20与第二天线振子30的平面投影均呈“∟”形，优选的，本发明的“∟”形振子为一体化压铸成型单元。
具体应用中，两对天线振子的之间的单元臂5(7)之间通过隔离固定件13连接固定形成矩形辐射单元100，借此既可以使相邻的两个振子不互相接触，又可以加强、稳固结构，还可优化电性能指标，且优选的，同极化的两个天线振子的馈电电缆通过接线端子并联连接。
需要说明的是，第一天线振子20和第二天线振子30不仅限于以上结构，其单元臂5(7)可以是由多节截面相同的折线构成，借此，第一天线振子20和第二天线振子30组合成辐射单元100时，可以固定为八边形、十六边形等。当然，单元臂5(7)也可以为弧状结构，借此可以固定为圆形辐射单元100或四角圆弧过渡矩形结构等。
再结合图4，本发明提供了一种宽频双极化天线300，其包括若干个图3所示的辐射单元100，各辐射单元100等间距均匀排列于作为反射器的金属反射板14上，该反射板14纵向边缘设置有边界挡边。更好的是，各个极化辐射单元100之间可以安装金属片，借此可以在优化辐射指标的同时，提高天线两极之间的隔离度。
再参见图5，本发明另一实施例提供了一种宽频双极化天线300，该实施例中，双极化天线300也包括若干等间距均匀排列于金属反射板14上的辐射单元100，且各个辐射单元100均为低频辐射单元，每个低频辐射单元100内嵌设一高频辐射单元200，低频辐射单元100与其嵌设的高频辐射单元200同轴设置。
更好的，相邻的两个低频辐射单元100之间设有至少一所述高频辐射单元200，各个高频辐射单元200(包括嵌设在低频辐射单元100内的高频辐射单元200)也呈等间距设置。具体应用中，相邻两低频辐射单元100对应的间距是低频辐射单元100中心频率对应波长的0.65~0.95倍，相邻两高频辐射单元200对应的间距是高频辐射单元200中心频率对应波长的0.65~0.9倍。
本发明的具体实施例中，两相邻的低频辐射单元100之间设有一个高频辐射单元200，且低频辐射单元100的工作频率为790MHz-960MHz，高频辐射单元200的工作频率为1710MHz-2690MHz，对应的，低频辐射单元100之间的间距为230mm，高频辐射单元200间的间距为115mm。
优选的是，高频辐射单元200之间可以安装金属片，借此在优化高频辐射指标的同时，提高高频阵列两极之间的隔离度。同时，反射板14纵向外侧边缘设计有低频辐射单元100的边界挡边，内侧设计有高频辐射单元200的边界挡边。
本发明的双极化的低频辐射单元100的结构，可以减少对高频单元的影响，同时可以保证各频段电性能的独立性，且本发明的辐射单元具有带宽宽、尺寸小、隔离度高、交叉极化鉴别率高、波束宽度随频率变化的离散率小等特点，可应用于单频天线和多频天线。
综上所述，本发明通过在一底座上安装一平衡馈电连接器以及两个单元臂组成天线振子，两个单元臂结构相同，其一端连接平衡馈电连接器，另一端纵向延伸形成凸壁。将四个天线振子的单元臂依次通过隔离固定件连接固定组成双极化辐射单元，且各天线振子这间相互固定但没有电连接，借此可根据单元臂的不同构成形状组成各种形状的双极化辐射单元。同时，将若干双极化辐射单元固定于金属反射板即可组成双极化天线，借此，本发明可以提高天线的辐射单元各技术参数，并缩小辐射单元的投影面积。优选的是，单元臂的垂直侧壁具有一镂空部，其既可减轻天线振子重量，还可优化驻波及减少对高频振子的影响。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (13)
1.一种宽频双极化辐射单元，用于装设于金属反射板上组成天线，其特征在于，包括至少四个天线振子，所述天线振子包括底座以及安装于所述底座的平衡馈电连接器和对称设置的两个单元臂，所述单元臂的一端连接所述平衡馈电连接器，所述单元臂的另一端封闭且纵向延伸形成凸壁，所述四个天线振子间的单元臂通过隔离固定件连接固定。
2.根据权利要求1所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述单元臂的截面成“C”型或“匸”型。
3.根据权利要求2所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述单元臂的垂直侧壁具有一镂空部。
4.根据权利要求3所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述宽频双极化辐射单元包括四个天线振子，所述每个天线振子的两个单元臂相互垂直，所述四个天线振子间的单元臂通过所述隔离固定件固定为矩形结构。
5.根据权利要求4所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，两个相邻的所述天线振子极化正交。
6.根据权利要求1所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述单元臂是由多节截面相同的折线构成。
7.根据权利要求6所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述天线振子的单元臂固定为八边形或十六边形结构。
8.根据权利要求1所述的宽频双极化辐射单元，其特征在于，所述单元臂呈弧状。
9.一种包括若干如权利要求1~8任一顶所述宽频双极化辐射单元的宽频双极化天线，其特征在于，所述辐射单元线性等间距排列于作为反射器的所述金属反射板。
10.根据权利要求9所述的宽频双极化天线，其特征在于，所述双极化辐射单元为低频辐射单元，所述每个低频辐射单元内具有一与所述低频辐射单元同轴设置的高频辐射单元，相邻的两个所述低频辐射单元之间也设有一所述高频辐射单元，所述若干高频辐射单元等间距设置。
11.根据权利要求10所述的宽频双极化天线，其特征在于，相邻两所述低频辐射单元对应的间距是所述低频辐射单元中心频率对应波长的0.65~0.95倍，相邻两所述高频辐射单元对应的间距是所述高频辐射单元中心频率对应波长的0.65~0.9倍。
12.根据权利要求11所述的宽频双极化天线，其特征在于，相邻两所述低频辐射单元之间设有一所述高频辐射单元，所述低频辐射单元之间的间距为230mm，所述高频辐射单元之间的间距为115mm。
13.根据权利要求10所述的宽频双极化天线，其特征在于，所述高频辐射单元之间设有金属片。
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