CN102760976B - 双极化天线辐射单元及双极化天线 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种双极化天线辐射单元和双极化天线，该辐射单元包括两组相互正交且独立的对称振子，每个对称振子均包括两个由金属线围设而成的相互独立且对称的二维结构的振子臂，所述两组对称振子所在的面相互正交。该双极化天线辐射单元的对称振子由金属线围合而成，且两组对称振子在沿俯视方向看去呈线状的十字交叉结构，两组对称振子之间的相互干扰较弱，具有极高的隔离度。两组对称振子所在的面相互正交，一方面保证较高的隔离度，另一方面其振子宽度的调节范围较大，具有更宽的频带宽度。该辐射单元由于采用金属线围设而成，与传统的片状等复杂结构的天线相比，可大幅节约材料，简化制作工艺，进而节约了成本。

Description

双极化天线辐射单元及双极化天线

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种双极化天线辐射单元及包括该辐射单元的双极化天线。 

背景技术

天线是一种可接收和辐射电磁波的器件，天线辐射形成的电场具有一定的方向，本领域称之为天线的极化。当电场方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线，即可以同时辐射两种电场方向的极化波。按照极化波的电场方向划分，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式。双极化天线以其较高的频谱利用率被广泛应用于通信领域。现有双极化天线的辐射体通常由两个对称半波振子构成，其具体的结构可有多种变形形式，基于现有的辐射体的结构设计方面的限制，传统的双极化天线仍存在隔离度差、制造成本高等问题，并且，在一定的带宽内，要得到较好的驻波比，通常需要增加辅助措施，这些辅助措施也会带来一些负面的效果，比如隔离度恶化，材料成本升高，加工难度大等。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极化天线辐射单元，旨在解决现有双极化天线隔离度差及制造成本高的问题。 

本发明是这样实现的，一种双极化天线辐射单元，包括两组相互正交且独立的对称振子，每个所述对称振子均包括两个由金属线围设而成的相互独立且对称的二维结构的振子臂，所述两组对称振子所在的面相互正交。 

本发明的另一目的在于提供一种双极化天线，包括反射板、设置于所述反射板上的至少一个辐射体以及为所述辐射体馈电的馈电电缆，所述辐射体采用上述的双极化天线辐射单元。 

本发明实施例双极化天线辐射单元的对称振子由金属线围设而成，其辐射体为线状，且两组对称振子在沿俯视方向看去呈线状的十字交叉结构，两种电场在其他方向的分量也极少，两组对称振子之间的辐射场的相互干扰相对较弱，两种信号的接收干扰也较小，进而具有极高的隔离度。进一步的，本实施例中的两组对称振子所在的面相互正交，一方面保证较高的隔离度，另一方面其振子宽度的调节范围较大，可具有更宽的频带宽度。而且，该辐射单元由于采用金属线围合而成，与传统的片状等复杂结构的天线相比，可大幅节约材料，简化制作工艺，进而节约了成本。 

附图说明

图1是本发明实施例双极化天线辐射单元的立体结构示意图； 

图2是本发明实施例双极化天线辐射单元的侧视结构示意图； 

图3是本发明实施例双极化天线辐射单元的俯视结构示意图； 

图4是本发明实施例双极化天线的立体结构示意图； 

图5是本发明实施例双极化天线的俯视结构示意图。 

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。 

图1、2、3分别示出了本发明实施例提供的双极化天线辐射单元的立体、侧视、俯视结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。 

如图1、2，该双极化天线辐射单元包括两组相互正交且独立的对称振子1， 用于辐射和接收两种电场方向的极化波，每组对称振子1均包括两个相互独立且对称的振子臂11，该振子臂11是由金属线围合而成的二维结构的框型振子臂，构成一组对称振子1的两个振子臂11是共面的，且两组对称振子1所在的面相互正交。 

如图3所示，该双极化天线辐射单元的对称振子1由金属线围设而成，其辐射体为线状，且两组对称振子1在沿俯视方向看去呈线状的十字交叉结构，两种电场在其他方向的分量也极少，两组对称振子1之间的相互干扰较小，进而具有极高的隔离度。而传统结构的辐射体，振子具有较大的辐射面以满足带宽需求，面状的辐射体容易产生多种方向的极化波，且极化波亦容易受辐射体复杂结构的影响，隔离度较差。本实施例的辐射单元可实现大于40dB的隔离度。进一步的，本实施例中的两组对称振子1所在的面相互正交，一方面保证较高的隔离度，另一方面其振子宽度的调节范围较大，可具有更宽的频带宽度，该辐射单元可实现1700MHz~2700MHz的驻波比带宽。进一步的，该辐射单元由于采用金属线围合而成，与传统的片状等复杂结构的天线相比，可大幅节约材料，简化制作工艺，进而节约了成本。 

在本发明实施例中，振子臂11的具体形状可有多种，如多边形、环形等规则的或不规则的形状。如图2，本实施例中的振子臂11的形状优选为宽度渐变的形状，使振子臂11的宽度沿着背离两个振子臂11的对称中心的方向逐渐增大，两个振子臂11组成的对称振子1整体呈中间窄两边宽的形状。 

具体的，振子臂11可设计封闭的V型结构，两个振子臂11的V型顶角相对，或在两个振子臂11的V型开口的两端向外平行延伸，延伸后的两端点由一垂直臂围合呈具有V型结构的多边形（参见图1、图2、图4），也可以将振子臂11设计为梯形机构，具有一组相平行的长边和短边，以及一组相对的侧边，使两个振子臂11的短边相对，当然还可以设计成如图2所示的多边形形状等。通过调整振子臂的两侧边所张的角度和自身的长度，可调节辐射单元的带宽。这种中间窄两边宽的对称振子1既易加工又易组合，且可避免对隔离度的影响， 又容易控制振子臂11的宽度，进而控制谐振带宽。 

作为本发明实施例的一种改进，还可以在每个振子臂11上连接一接地线2，该接地线2可以同振子臂11一体成型，便于制作。 

优选的，该接地线2优选同其所在的振子臂11共面，以避免带来辐射场的干扰，保证较高的隔离度。 

进一步优选的，不同的振子臂11连接的接地线2的结构和连接位置均相同，以保证较佳的辐射效果。 

本发明实施例提供的辐射单元较传统的辐射体具有更高的隔离度和带宽，且制作成本较低，适合批量用于双极化天线中。本发明进一步提供一种包括该辐射单元的双极化天线。具体的，参见附图4、5，该双极化天线主要包括反射板41、辐射体42（采用上述的辐射单元）及馈电电缆（图中未示），辐射体42至少设有一个，其按照预设的分布方式布设于反射板41上，具体可以通过其接地线固定在反射板41上。辐射体42接收相应波段的电磁信号，同时通过接收馈电电缆向其传输的电信号产生电磁信号，并通过反射板41的反射作用初步控制电磁信号的传播方向。该双极化天线的反射板41的结构和辐射体42的设置方式可根据实际需要合理设计，不严格局限于附图4、5所示。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种双极化天线辐射单元，其特征在于，包括两组相互正交且独立的对称振子，每个所述对称振子均包括两个由金属线围设而成的相互独立且对称的二维结构的振子臂，构成一组对称振子的两个振子臂是共面的，所述两组对称振子所在的面相互正交；所述振子臂具有V型结构，每组所述对称振子的两个振子臂的V型顶角相对，且在两个振子臂的V型开口的两端向外平行延伸，延伸后的两端点由一垂直臂围合呈具有V型结构的多边形。

2.如权利要求1所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，每个所述振子臂均连接一接地线。

3.如权利要求2所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，每组所述对称振子的两个振子臂连接的接地线的结构和连接位置相同，所述接地线与其所连接的振子臂共面。

4.一种双极化天线，其特征在于，包括反射板、设置于所述反射板上的至少一个辐射体以及为所述辐射体馈电的馈电电缆，所述辐射体采用权利要求1至3任一项所述的双极化天线辐射单元。