CN102891353B - 一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其是一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，用于安装在反射板上构成天线，其包括多个固定于所述反射板上的支撑件、多个自所述支撑件的第一端延伸形成的辐射体以及为所述辐射体馈电的馈电电缆，所述多个辐射体构成两组呈互相正交的半波振子，所述馈电电缆与所述辐射体电连接的对应连接处低于所述辐射体的上表面，其不同在于：所述每个辐射体由水平辐射体和弯折辐射体组成，所述每个水平辐射体向外延伸的末端与向下弯折的弯折辐射体连接。本发明具有高阻抗带宽、高隔离度、高交叉极化比。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其是一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，对移动通信基站天线的要求越来越高。首先是对带宽的要求大，要求基站天线兼容尽可能多的通信制式。DCS（Digital Cellular System，数字蜂窝系统）的工作频率为1710-1880MHz，PCS（Personal Communications Service，个人通讯服务）的通信频率为1850-1990MHz，UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）的通信频率为1920-2170MHz，LTE(Long Term Evolution,长期演进）2.6的工作频段为2500-2690MHz。为了兼顾上述通信制式，需要1710-2690MHz宽频带基站天线。基站天线最关键的部分为辐射单元。由于1710-2690MHz的相对频带宽度达到了44.5%，现有的双极化基站天线辐射单元一般难以覆盖如此宽的频带。
现在的基站天线电气性能要求很高，比如要求隔离度大于30dB,前后比大于25dB,有的基站天线要求前后比大于30dB;对于交叉极化，所有基站天线都有相应的要求，部分基站天线甚至要求主轴方向交叉极化比大于20dB,正负60度交叉极化比大于10dB。对于相对带宽小于25%(如1710-2170MHz)、频段不高(如2170MHz以下)的基站天线，基于常规的设计思路上述指标不难达到，但对于1710-2690MHz频段的基站天线，常规的双极化辐射单元由于无法在如此宽的频带内保证辐射单元两臂的电流平衡性，因此上述各项指标，尤其是交叉极化比无法得以保证。
2011年7月6号公布的中国CN102117961A号发明专利申请中，公开了一种超宽频双极化辐射单元。该辐射单元可以覆盖1710-2690MHz频段。在该专利申请中,由四个镂空的多边形构成该发明所称的辐射体，在各个镂空多边形的下表面，设有自多边形辐射体与辐射体的支撑件的边缘延伸的加载段，从而提高驻波带宽。
该结构有较大的驻波带宽，但由于仍然是一种平面辐射结构，不能很好地解决交叉极化比、隔离度和前后比的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高阻抗带宽、高隔离度、高交叉极化比的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，用于安装在反射板上构成天线，其包括多个固定于所述反射板上的支撑件、多个自所述支撑件的第一端延伸形成的辐射体以及为所述辐射体馈电的馈电电缆，所述多个辐射体构成两组呈互相正交的半波振子，所述馈电电缆与所述辐射体电连接的对应连接处低于所述辐射体的上表面，其不同在于：所述每个辐射体由水平辐射体和弯折辐射体组成，所述每个水平辐射体向外延伸的末端与向下弯折的弯折辐射体连接。
按以上方案，所述每组半波振子的辐射体里侧侧表面及其对应连接的支撑件顶部构成基于辐射体上端面向下凹陷的馈电片安装位，所述馈电片交叉跨接在所述多个支撑件顶部的馈电片安装位中且相互绝缘隔离，馈电片的上表面低于所述辐射体的上表面。
按以上方案，所述多个水平辐射体等高，相邻水平辐射体之间具有相等的间隙宽度。
按以上方案，所述每个水平辐射体整体呈多边形结构，所述多边形结构向外延伸的末端两侧转角部位均设置有向外延伸的水平辐射枝节。
按以上方案，所述辐射体上设置有至少一个镂空孔。
按以上方案，所述弯折辐射体的轮廓由直线与弧线组合而成。
按以上方案，所述水平辐射体与所述反射板的距离为0.2-0.3个中心频率波长，所述弯折辐射体向外延伸的末端与反射板的距离为0.15-0.25个中心频率波长。
按以上方案，所述两个馈电片的宽度相等。
按以上方案，所述的两个馈电片由一个一体化绝缘件与支撑件隔开。
按以上方案，所述支撑件的宽度从下部到上部逐渐增大。
对比现有技术，本发明的有益特点如下：
1）、每个辐射体由水平辐射体和弯折辐射体组成，每个水平辐射体向外延伸的末端与向下弯折的弯折辐射体连接。改善了双极化基站天线辐射单元的交叉极化比和前后比；
2）、每个水平辐射体整体呈多边形结构，所述多边形结构向外延伸的末端两侧转角部位均设置有向外延伸的水平辐射枝节；另外辐射体上设置有至少一个镂空孔；上述措施均提升了辐射单元的阻抗带宽；
3）、所述弯折辐射体的轮廓由直线与弧线组合而成，进一步提升了辐射单元的阻抗带宽；
4）、如将两个馈电片的宽度设置为相等,提升了辐射单元的隔离度及两个极化的一致性；
5）、支撑体的宽度从支撑体下部到支撑体上部逐渐增大,提升了辐射单元的阻抗带宽；
6）、两个馈电片由一个一体化的绝缘件与支撑件隔开,达到了使辐射单元易于安装、便于生产、一致性好的技术效果。
7）、馈电片的上表面低于所述辐射体的上表面，可以进一步提升了辐射单元的阻抗带宽。
附图说明
图1为本发明第一实施例的正面立体结构示意图；
图2为本发明第一实施例的侧面立体结构示意图；
图3为本发明第一实施例的正视结构示意图；
图4为本发明第一实施例的侧视结构示意图；
图5为本发明第二实施例的正视结构示意图；
图6是本发明实施例的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元隔离度实测图；
图7是本发明实施例的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元实测的主极化与交叉极化方向图；
图8是本发明实施例的一体化绝缘件结构示意图；
图9是本发明实施例的带反射板的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的结构示意图；
图中：1-辐射体；2-水平辐射体；3-弯折辐射体；4-水平多边形；5-水平辐射枝节；6-弯折多边形；7-弯折弧形；8-镂空多边形；9-向下凹陷的馈电片安装位；10-馈电片；11-一体化绝缘件；12-馈电通孔；13-支撑件；14-螺孔；15-定位销；16-塑料底座；17-同轴线外导体；18-同轴线内导体。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参考图1-图9，本发明实施例提供了一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，用于安装在反射板上构成天线，其包括多个固定于所述反射板上的支撑件13、多个自所述支撑件13的第一端延伸形成的辐射体1以及为所述辐射体1馈电的馈电电缆，所述多个辐射体1构成两组呈互相正交的半波振子，所述馈电电缆与所述辐射体1电连接的对应连接处低于所述辐射体1的上表面，所述每个辐射体1由水平辐射体2和弯折辐射体3组成，所述每个水平辐射体2向外延伸的末端与向下弯折的弯折辐射体3连接。支撑件13与辐射体1可以一体化成型而成，这种一体化结构使所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元具有高的机械强度，而且便于馈电和安装。
优选的，所述四个辐射体1等高，相邻辐射体之间具有相等的间隙宽度。
优选的，水平辐射体与所述反射板的距离为0.2-0.3个中心频率波长。
具体的，辐射体1靠近支撑件 13的位置下陷形成向下凹陷的馈电片安装位9，馈电片10交叉放置在向下凹陷的馈电片安装位9内。辐射体1由水平辐射体2和弯折辐射体3组成。水平辐射体2包括水平多边形4和水平辐射枝节5，弯折辐射体3的外轮廓由弯折多边形6和弯折弧形7组合而成。辐射体1上由于包含多个不同的辐射形状，因此使所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元在工作频段内具有多个谐振点，从而展宽了所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的驻波带宽。
具体的，辐射体1上有一个以上的镂空多边形孔8。通过在辐射体1上设置镂空多边形孔8，可以进一步展宽所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的驻波带宽，并使所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的重量减轻，成本降低。
如图5所示，在本发明的第二实施例中，设置了不同的镂空方式，水平辐射体2上有两个镂空三角形，弯折辐射体3上有一个镂空多边形。
优选的，水平辐射体2上的水平多边形4的谐振频点高于所需谐振点，谐振点偏移通过水平辐射枝节5进行补偿。通过这种方式可以减小相邻两个辐射体之间的耦合，从而提高所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的隔离度。
优选的，将辐射体1的末端弯折形成弯折辐射体3。弯折辐射体3上的辐射电流的垂直分量所产生的辐射场可以与支撑件13上的部分漏射场相互抵消，从而提高所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的交叉极化比。弯折辐射体3的末端与反射板的距离仅为0.15-0.25个中心频率波长，从而提高了所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的前后辐射比。
优选的，支撑件13用于固定于反射板上，支撑件的宽度从下部到上部逐渐增大，这样一种渐变的结构有利于提升带宽。支撑件13的下端设置有用于固定于所述反射板的螺孔14及定位销15。支撑件13通过塑料底座16与所述反射板隔开，从而提高所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的互调指标。
同轴线外导体17与馈电通孔12的上端平齐，同轴线内导体18与馈电片10的一端连接。两个馈电片宽度相等，从而提高了正负两个极化的一致性，并提升了所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的隔离度。馈电片10通过如图8所示的一体化绝缘件11与辐射体1和支撑件13隔开,从而保证了所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元的一致性，并具有安装方便的特点。
请参阅图6，所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元在1710-2690MHz隔离度>29dB。
请参阅图7，所述伞形超宽频双极化基站天线辐射单元在正负60度内具有优良的交叉极化比。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，用于安装在反射板上构成天线，其包括多个固定于所述反射板上的支撑件、多个自所述支撑件的第一端延伸形成的辐射体以及为所述辐射体馈电的馈电电缆，所述多个辐射体构成两组呈互相正交的半波振子，所述馈电电缆与所述辐射体电连接的对应连接处低于所述辐射体的上表面，其特征在于：所述每个辐射体由水平辐射体和弯折辐射体组成，所述每个水平辐射体向外延伸的末端与向下弯折的弯折辐射体连接；所述每组半波振子的辐射体里侧侧表面及其对应连接的支撑件顶部构成基于辐射体上端面向下凹陷的馈电片安装位，馈电片交叉跨接在所述多个支撑件顶部的馈电片安装位中且相互绝缘隔离，馈电片的上表面低于所述辐射体的上表面；所述水平辐射体与所述反射板的距离为0.2-0.3 个中心频率波长，所述弯折辐射体向外延伸的末端与反射板的距离为0.15-0.25 个中心频率波长；所述每个水平辐射体整体呈多边形结构，所述多边形结构向外延伸的末端两侧转角部位均设置有向外延伸的水平辐射枝节；水平辐射体上的水平多边形的谐振频点高于所需谐振点，谐振点偏移通过水平辐射枝节进行补偿。
2.如权利要求1 所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述多个水平辐射体等高，相邻水平辐射体之间具有相等的间隙宽度。
3.如权利要求1 所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述辐射体上设置有至少一个镂空孔。
4.如权利要求1 所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述弯折辐射体的轮廓由直线与弧线组合而成。
5.如权利要求1 所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述馈电片的宽度相等。
6.如权利要求1 所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述馈电片由一个一体化绝缘件与支撑件隔开。
7.如权利要求1 至6中任意一个所述的伞形超宽频双极化基站天线辐射单元，其特征在于：所述支撑件的宽度从下部到上部逐渐增大。
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