CN103036009B - 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线 - Google Patents

不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线 Download PDF

Info

Publication number
CN103036009B
CN103036009B CN201110303245.8A CN201110303245A CN103036009B CN 103036009 B CN103036009 B CN 103036009B CN 201110303245 A CN201110303245 A CN 201110303245A CN 103036009 B CN103036009 B CN 103036009B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiating element
element arm
sub
radiation unit
broadband radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110303245.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103036009A (zh
Inventor
张鹏
郭晓栋
张趁意
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Comba Telecom Systems Guangzhou Co Ltd
Original Assignee
Comba Telecom Systems China Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Comba Telecom Systems China Ltd filed Critical Comba Telecom Systems China Ltd
Priority to CN201110303245.8A priority Critical patent/CN103036009B/zh
Publication of CN103036009A publication Critical patent/CN103036009A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103036009B publication Critical patent/CN103036009B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

一种不对称结构的双极化宽频辐射单元，包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组，该辐射单元臂组包括两对相互正交的子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，且每对子辐射单元臂之间的结构相异。相对于现有技术，本发明不对称结构的双极化宽频辐射单元能够获得良好的端口隔离特性和良好的交叉极化鉴别率。而采用该双极化宽频辐射单元组成的阵列天线可有效的改善水平面波束的偏斜和循迹误差，同时具有增益高、工作带宽宽和波束收敛性强等特点，且结构简单紧凑、性能高、成本低、易于制造、装配安装方便。

Description

不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其是涉及一种不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线。
背景技术
随着移动通信的迅猛发展与变革，以及新一代LTE(Long Term Evolution；LTE)与WiMAX的4G无线宽带技术的多体制发展现状，要求节省基站站址安装资源以减少网络建设的成本。因此，要求天线可多系统共用已成为本领域亟待解决的问题。而宽频天线单元的研制作为基站天线设计的基础，同时也面临着巨大的挑战。
市场需求一种频率为1710MHz-2690MHz用于新一代LTE(Long Term Evolution)的天线，要求带宽为44.5％，全频段驻波比小于1.4，且两端口隔离度大于30。这种宽带天线比常规的基站天线带宽都要宽，天线的驻波比和辐射指标要求也更为严格，除了一般的辐射指标外，为了完善覆盖效果，水平面波束偏斜和循迹误差在超宽频天线设计中亦要有充份的考虑，这无疑在设计上提出了很大的挑战。
请参阅图1，其是一种现有技术的双极化宽频辐射单元结构示意图。该双极化宽频辐射单元包括金属反射板1、安装在金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器2、与不平衡-平衡馈电连接器连接的连接元件及安装在不平衡-平衡馈电连接器顶部的两对结构相同的圆弧状辐射单元臂4，所述两对圆弧状辐射单元臂4位于同一平面内，且两对圆弧状辐射单元臂4中任何不相邻的两个圆弧状辐射单元臂围绕所述不平衡-平衡馈电连接器2的中心呈中心对称分布。进一步，由于馈电功能的要求，设置在该不平衡-平衡馈电连接器2内的馈电片的结构相对于同一辐射单元臂组中的各辐射单元臂是不对称的，不能实现整个频带内完全平衡馈电，这会使该双极化宽频辐射单元的辐射特性中，主极化水平面方向图随着频率和边界条件的变化而有不同程度的偏斜和循迹误差。如图2所示，其是图1所示的辐射单元组成的阵列天线的阵列水平面测试结果图。由图可见，在+45°和-45°这两个极化的水平面在个别的最差频点上，波束偏斜和循迹误差较大，在±60°范围内不同极化的电平差异为3dB。
传统的解决办法是在将上述双极化宽频辐射单元组阵成天线时，将相邻的双极化宽频辐射单元旋转180°排布，然后在馈电网络中的个别电缆上来弥补180°的相位差。但是由于使用的频带宽，电缆网络高频和低频的相位斜率差异较大，不易实现准确的相位弥补，从而导致组阵的天线增益有所牺牲和垂直面的赋形扭曲，这种方法在宽频中不适合使用，且会使得整个天线的组阵结构复杂化，不利于优化生产装配。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单的双极化宽频辐射单元，以减少和克服在宽频带上两个极化出现的个别频点的偏斜与循迹误差，增加+45°和-45°水平面在±60°范围内的对称性。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种不对称结构的双极化宽频辐射单元，包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组，该辐射单元臂组包括两对相互正交的子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，且每对子辐射单元臂之间的结构相异。
进一步，该不平衡-平衡馈电连接器包括安装在金属反射板上的外导体，该外导体在对辐射单元臂馈电的同时，支撑并电连接辐射单元臂组。
进一步，每一个子辐射单元臂为轴对称的圆弧片状实心结构，相邻的子辐射单元臂的对称轴之间的夹角相同，子辐射单元臂的臂宽由宽到窄地伸延到不平衡-平衡馈电连接器的外导体上，并且与所述外导体电性连接。
每对子辐射单元臂中的一个在弧线处具有一内凹缺口，或在弧线处具有一与圆弧片状实心结构垂直连接的尾片。
以及，本发明还提供了一种采用上述双极化宽频辐射单元的阵列天线。
一种阵列天线，包括壳体及安装在壳体内的多个双极化宽频辐射单元，壳体具有底板及从底板的纵向两边弯折形成的一对侧板，所述多个双极化宽频辐射单元安装在所述其中一个底板上。该双极化宽频辐射单元包括包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组，该辐射单元臂组包括两对子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，且每对子辐射单元臂之间的结构相异。
相对于现有技术，本发明提供的双极化宽频辐射单元进行水平或垂直排列形成的阵列天线，不仅能够获得不同极化水平面方向图的对称性，还可实现良好的端口隔离特性和交叉极化鉴别率。且其结构简单紧凑、性能高、成本低，易于制造及安装。
附图说明
图1是一种现有技术的双极化宽频辐射单元结构示意图。
图2是图1所示的辐射单元组成的阵列天线的阵列水平面测试结果图。
图3是本发明双极化宽频辐射单元100的结构示意图。
图4是图3所示的双极化宽频辐射单元100的辐射单元臂组40的俯视图。
图5是本发明阵列天线200的结构示意图。
图6是图5所示的阵列天线200的阵列水平面测试结果图。
具体实施方式
请同时参阅图3和图4，其中，图3是本发明双极化宽频辐射单元100的结构示意图，图4是图3所示的双极化宽频辐射单元100的辐射单元臂组40的俯视图。该双极化宽频辐射单元100包括金属反射板10、不平衡-平衡馈电连接器20和辐射单元臂组40。其中，该不平衡-平衡馈电连接器20设置在该金属反射板10上，该辐射单元臂组40设置在该不平衡-平衡馈电连接器20的顶部。
具体的，该不平衡-平衡馈电连接器20包括外导体22及设置在外导体内的连接元件24。该外导体22安装在金属反射板10上。所述外导体22在对辐射单元臂40馈电的同时，支撑并电连接辐射单元臂组40。该连接元件24包括多个馈电片242、安装在每个馈电片242上的卡盘244及设置在相邻馈电片242之间的固定块246。该馈电片242为Γ形状，其包括水平部及与水平部连接的垂直部。所述卡盘244安装在垂直部上。馈电片242对整体双极化宽频辐射单元进行耦合馈电，从而实现从不平衡馈电(如同轴馈电)到平衡馈电的转换，并通过馈电片242的不同宽度来完成阻抗匹配的变换。通过固定块246及安装在馈电片242的垂直部上的卡盘244将所述馈电片242固定在不平衡-平衡馈电连接器20的外导体22上。进一步，该不平衡-平衡馈电连接器20的底端设有用于焊接电缆的焊片，所述焊片并穿过金属反射板10，以便连接阵列网络。
该辐射单元臂组40包括两对相互正交的子辐射单元臂。每一个子辐射单元臂均为轴对称图形，且为圆弧片状实心结构，子辐射单元臂的臂宽由宽到窄地伸延到不平衡-平衡馈电连接器20的外导体22上，并且与所述外导体22电性连接。其中，每对子辐射单元臂中的一个子辐射单元臂与另一个子辐射单元臂结构相异，具体为在弧线处具有一内凹缺口，或在弧线处具有一与单元臂垂直连接的尾片。在本实施例中，两对共四个子辐射单元臂具体依序为第一子辐射单元臂40a、第二子辐射单元臂40b，第三子辐射单元臂40c和第四子辐射单元臂40d。该四个子辐射单元臂的圆弧片状结构设置在同一平面上，且相邻的子辐射单元臂的对称轴之间的夹角相同。其中，该第一子辐射单元臂40a和第二子辐射单元臂40b在弧线处具有一内凹缺口44，另外第三子辐射单元臂40c和第四子辐射单元臂40d在弧线处具有一与单元臂垂直连接的尾片46，且使每个子辐射单元臂的结构与在其两侧相邻的辐射单元臂中的一个结构相异。所述两个非相邻的第一子辐射单元臂40a和第三子辐射单元臂40c组成辐射对称振子，作为微波能量辐射的主要部件。优选地，所述每个子辐射单元臂的表面上形成至少一条防滑纹路42。每个子辐射单元臂与所述金属反射板10之间的高度为中心工作频率波长的四分之一。
请参阅图5，其是本发明阵列天线200的结构示意图。该阵列天线200包括壳体300及安装在壳体300内的多个本发明的双极化宽频辐射单元100。壳体300具有底板302及从底板302的纵向两边弯折形成的一对侧板304。所述多个双极化宽频辐射单元100安装在所述底板302上。所述每个双极化宽频辐射单元100之间横向安装有横隔板306。优选地，在相邻的两个横隔板306之间安装纵隔板307。进一步优选地，在与所述壳体300上靠近中间位置的两个双极化宽频辐射单元100之间的横隔板306上倾斜安装一片两端倾斜的隔条301，通过设置在该斜隔条301下方的横隔板306上的塑料柱体303及螺钉305而将隔条301固定。这样可以在不影响方向图性能的情况下，提高阵列天线200的两极化之间的隔离度。
请参阅图6，其是图5所示的阵列天线200的阵列水平面测试结果图。在1710～2690MHz频段，天线电压驻波比小于1.4，隔离度大于30dB，而实测增益同在14.5dBi到16dBi之间。+45°和-45°这两个极化的水平面在个别的最差频点上，波束偏斜和循迹误差较小，在±60°范围内不同极化的电平差异为1.2dB。由此可见，使用本发明的不对称的辐射单元能有效的改善宽频天线的波束偏斜和循迹误差，大大改善了覆盖效果。
相对于现有技术，本发明的双极化宽频辐射单元能够获得良好的端口隔离特性和良好的交叉极化鉴别率。而采用该双极化宽频辐射单元的阵列天线具有结构简单紧凑、性能高、成本低等优点，易于制造，装配安装方便。而且对比当前同类产品的对称振子结构形式，本发明既可实现宽带，又可减少不同极化在不同频率上水平面波束的偏斜和循迹误差。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种不对称结构的双极化宽频辐射单元，其特征在于：包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组；
该不平衡-平衡馈电连接器包括安装在金属反射板上的外导体，该外导体在对辐射单元臂组馈电的同时，支撑并电连接辐射单元臂组；
该辐射单元臂组包括两对相互正交的子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，相邻的子辐射单元臂的对称轴之间的夹角相同；
每一个子辐射单元臂为轴对称的圆弧片状实心结构，子辐射单元臂的臂宽由宽到窄地伸延到不平衡-平衡馈电连接器的外导体上，并且与所述外导体电性连接；每对子辐射单元臂中的一个在弧线处具有一内凹缺口，或在弧线处具有一与圆弧片状实心结构垂直连接的尾片。
2.根据权利要求1所述的双极化宽频辐射单元，其特征在于：该辐射单元臂组包括第一子辐射单元臂、第二子辐射单元臂，第三子辐射单元臂和第四子辐射单元臂，该四个子辐射单元臂的圆弧片状实心结构设置在同一平面上，其中，该第一子辐射单元臂和第二子辐射单元臂在弧线处具有一内凹缺口，另外第三子辐射单元臂和第四子辐射单元臂在弧线处具有一与圆弧片状实心结构垂直连接的尾片，使每个子辐射单元臂的结构与在其两侧相邻的辐射单元臂中的一个结构相异。
3.根据权利要求2所述的双极化宽频辐射单元，其特征在于：所述每个子辐射单元臂的表面上形成至少一条防滑纹路。
4.根据权利要求2所述的双极化宽频辐射单元，其特征在于：每个子辐射单元臂与所述金属反射板之间的高度为中心工作频率波长的四分之一。
5.根据权利要求1所述的双极化宽频辐射单元，其特征在于：该不平衡-平衡馈电连接器还包括设置在外导体内的连接元件，该连接元件包括多个馈电片、安装在每个馈电片上的卡盘及设置在相邻馈电片之间的固定块。
6.根据权利要求5所述的双极化宽频辐射单元，其特征在于：该馈电片为Γ形状，其包括水平部及与水平部连接的垂直部；所述卡盘安装在各垂直部上；通过固定块及安装在馈电片的垂直部上的卡盘将所述馈电片固定在不平衡-平衡馈电连接器的外导体上。
7.一种阵列天线，其特征在于：包括壳体及安装在壳体内的多个如权利要求1所述的双极化宽频辐射单元，壳体具有底板及从底板的纵向两边弯折形成的一对侧板，所述多个双极化宽频辐射单元安装在所述底板上。
8.根据权利要求7所述的阵列天线，其特征在于：所述每个双极化宽频辐射单元之间横向安装有横隔板。
9.根据权利要求8所述的阵列天线，其特征在于：在相邻的两个横隔板之间安装纵隔板。
10.根据权利要求9所述的阵列天线，其特征在于：在与该壳体上靠近中间位置的两个双极化宽频辐射单元之间的横隔板上倾斜安装一片两端倾斜的隔条，通过设置在该斜隔条下方的横隔板上的塑料柱体及螺钉而将隔条固定。
CN201110303245.8A 2011-09-30 2011-09-30 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线 Active CN103036009B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110303245.8A CN103036009B (zh) 2011-09-30 2011-09-30 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110303245.8A CN103036009B (zh) 2011-09-30 2011-09-30 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103036009A CN103036009A (zh) 2013-04-10
CN103036009B true CN103036009B (zh) 2014-12-10

Family

ID=48022650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110303245.8A Active CN103036009B (zh) 2011-09-30 2011-09-30 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103036009B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104143686A (zh) * 2013-05-10 2014-11-12 中国电信股份有限公司 双极化辐射单元和天线
CN103633422A (zh) * 2013-11-01 2014-03-12 安弗施无线射频系统（上海）有限公司 采用非对称振子的天线振子单元
CN106340711B (zh) * 2016-08-23 2022-08-12 江苏省东方世纪网络信息有限公司 双极化天线
WO2018089340A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Commscope Technologies Llc Lensed base station antennas having azimuth beam width stabilization
CN108923116B (zh) * 2018-06-29 2021-03-19 京信通信技术(广州)有限公司 一种高频辐射单元及多频阵列天线
CN108963437B (zh) * 2018-07-12 2020-08-28 京信通信技术(广州)有限公司 一种微站天线的辐射单元及微站天线
CN109546312B (zh) * 2018-12-29 2023-12-22 京信通信技术(广州)有限公司 基站天线及其低频辐射单元
CN111864361B (zh) * 2019-04-29 2023-03-28 深圳市通用测试系统有限公司 天线单元及具有其的双极化天线
CN110233343A (zh) * 2019-07-02 2019-09-13 京信通信技术(广州)有限公司 双频双极化天线及辐射单元
CN112864591B (zh) * 2020-12-30 2022-08-19 京信通信技术(广州)有限公司 基站、天线及其辐射单元

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069724A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-20 Hrl Laboratories, Llc. Planar antenna with switched beam diversity for interference reduction in a mobile environment
CN101411026A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 株式会社王牌天线 具有单一图案的双极化宽带天线
WO2011017198A2 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Venti Group, LLC Cross-dipole antenna
CN102157783A (zh) * 2011-03-17 2011-08-17 京信通信系统（中国）有限公司 双极化宽频辐射单元及阵列天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069724A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-20 Hrl Laboratories, Llc. Planar antenna with switched beam diversity for interference reduction in a mobile environment
CN101411026A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 株式会社王牌天线 具有单一图案的双极化宽带天线
WO2011017198A2 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Venti Group, LLC Cross-dipole antenna
CN102157783A (zh) * 2011-03-17 2011-08-17 京信通信系统（中国）有限公司 双极化宽频辐射单元及阵列天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN103036009A (zh) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103036009B (zh) 不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线
CN104900998B (zh) 低剖面双极化基站天线
CN102157783A (zh) 双极化宽频辐射单元及阵列天线
CN102891353B (zh) 一种伞形超宽频双极化基站天线辐射单元
CN105720361A (zh) 一种基于人工磁导体结构的宽带低剖面双极化全向天线
CN105655702A (zh) 一种低剖面小型双极化基站天线
CN103066376B (zh) 一种宽频带高隔离度双极化天线及其辐射单元
CN105449361A (zh) 宽带双极化基站天线单元
CN104300209B (zh) 垂直极化吸顶全向天线
CN107046167B (zh) 超宽频带双极化天线
CN102800956A (zh) 集成式巴伦馈电的宽带双极化天线
US20200358205A1 (en) Antenna and method of forming the same
CN209045768U (zh) 一种电调基站天线
CN103633420B (zh) 双极化宽频辐射单元及阵列天线
CN203071222U (zh) 一种双极化超宽频辐射装置
CN107293863A (zh) 一种宽波束宽带双极化天线
CN103474755B (zh) 一种双极化宽频天线振子单元以及宽频天线
CN102683825A (zh) 宽频双极化辐射单元及天线
CN103700927A (zh) 超宽带双极化辐射单元及交错阵列天线
CN111262005A (zh) 适用于5g基站的双极化宽带磁电偶极子天线单元及天线阵列
CN203071221U (zh) 一种宽频双极化辐射单元
CN112688079A (zh) 一种基于加载弯折接地金属柱的双极化宽波束天线
CN114883785B (zh) 一种薄型双极化超宽带宽角扫描阵列天线
CN113594701A (zh) 基于金属腔体和寄生偶极子的宽频带宽波束双极化天线
WO2023045282A1 (zh) 高频辐射单元与多频基站天线

Legal Events

Date Code Title Description
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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190821

Address after: 510730 Guangdong city of Guangzhou province Guangzhou economic and Technological Development Zone Jinbi Road No. 6

Co-patentee after: COMBA TELECOM SYSTEMS (CHINA) Ltd.

Patentee after: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd.

Address before: 510663 Guangzhou Science City, Guangdong Shenzhou Road, No. 10

Patentee before: COMBA TELECOM SYSTEMS (CHINA) Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200114

Address after: 510730 No. 6, layered Road, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong

Patentee after: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd.

Address before: 510730 Guangdong city of Guangzhou province Guangzhou economic and Technological Development Zone Jinbi Road No. 6

Co-patentee before: COMBA TELECOM SYSTEMS (CHINA) Ltd.

Patentee before: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230804

Address after: 510730, No. 6, Jin Lu, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong, Guangzhou

Patentee after: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd.

Patentee after: COMBA TELECOM SYSTEMS (GUANGZHOU) Ltd.

Address before: 510730 No. 6, layered Road, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong

Patentee before: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd.

TR01 Transfer of patent right