CN103311652A - 超宽频宽波束双极化天线单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽频宽波束双极化天线单元，包括两组两极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元包括一对巴伦和一对分别设置于各巴伦上的U型辐射振子，一对U型辐射振子呈中心对称设置。U型辐射振子还包括：设置于U型辐射振子的两个辐射臂的末端外侧的水平方向弯折枝节，设置于U型辐射振子的两个辐射臂的末端且与U型辐射振子末端垂直并沿轴向方向延伸的垂直方向弯折枝节以及设置于U型辐射振子的两个辐射臂之间的一字型枝节。通过在U型辐射振子上加载水平方向弯折枝节、垂直方向弯折枝节、一字型枝节，使U型辐射振子具有多个谐振模式叠加辐射，从而带宽大幅增加，因此本发明能够大幅拓宽天线的带宽。

Description

超宽频宽波束双极化天线单元

技术领域

本发明涉及移动通信基站天线领域，具体涉及一种超宽频宽波束双极化天线单元。

背景技术

随着移动通信技术的发展，通信基站对双极化天线单元的指标，特别是增益、带宽特性、半功率角随频率的波动特性等方面，提出了越来越高的要求。

目前，一种广为使用的、可以调节波束宽度的双极化天线单元，如图1所示，包括：两组两极化正交的偶极子辐射单元；

其中，每组偶极子辐射单元包括：一对巴伦和设置于该一对巴伦上的一对U型辐射臂；且一对U型辐射臂呈中心对称设置。

上述双极化天线单元中的U型辐射臂可通过调节两个辐射臂之间的间距，来灵活调节天线的主瓣半功率角达到调节波束宽度目的，而使得双极化天线单元在相同半功率角下，具有更高的方向性。

然而，随着通讯领域的快速更新换代，本发明的发明人发现，上述的双极化天线单元的带宽有限，已经不能满足移动通信系统日益拓展的带宽的需要，因此有必要提供一种具有更宽带宽的超宽频宽波束双极化天线单元。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种带宽更宽的超宽频宽波束双极化天线单元。

根据本发明的实施例，提供了一种超宽频宽波束双极化天线单元，包括两组两极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元包括一对巴伦和一对分别设置于各巴伦上的U型辐射振子，所述一对U型辐射振子呈中心对称设置，，所述U型辐射振子包括：

一对水平方向弯折枝节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的末端的外侧，且其中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为锐角；

一字型枝节，设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂之间。

进一步地，所述U型辐射振子还包括

一对垂直方向弯折枝节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的末端且与所述U型辐射振子末端垂直并沿轴向方向延伸。

其中，所述水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为15°～90°。

所述巴伦与所述U型辐射振子的连接端的上表面下陷，形成4个馈电平台；其中，

2个相邻馈电平台上设有槽孔，用于穿入馈电电缆芯线；

另外2个相邻的馈电平台上设有凸柱，用于通过馈电片与所述槽孔内穿入的馈电电缆芯线电连接。

所述U型辐射振子的下方设有与其固定连接的调节件，所述调节件与所述巴伦滑动连接，所述U型辐射振子通过所述调节件在所述巴伦上沿轴向方向进行调节。

其中，所述水平方向弯折枝节与所述U型辐射振子的辐射臂一体成型。

垂直方向弯折枝节与所述U型辐射振子的辐射臂一体成型。

优选地，所述水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。

所述4个馈电平台单个或成对之间存在高度差。

进一步地，所述巴伦的外表面上设有布置线缆的走线凹槽。

由上述技术方案可知，U型辐射振子的两个辐射臂上设置的水平方向弯折枝节和垂直方向弯折枝节，能够有效增加电流在辐射臂流经路程的长度；两个辐射臂之间设置的一字型枝节使两辐射臂电连接，改善U型辐射振子1的单元阻抗容性和感性、缩小振子辐射口径，并将多个谐振模实现叠加，从而使得双极化天线单元的带宽大幅扩展。因此本发明中的双极化天线单元能够大幅拓宽天线的带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1示出了现有双极化天线单元的结构示意图；

图2示出了本发明实施例中双极化天线单元的立体结构图；

图3示出了双极化天线单元固定于发射板上的结构示意图；

图4示出了双极化天线单元的仰视结构图；

图5示出了双极化天线单元的波瓣宽度方向图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本发明实施例中，超宽频宽波束双极化天线单元的偶极子辐射单元采用U型辐射振子，通过调节U型辐射振子两辐射臂之间的间距使双极化天线单元的波束宽度拓宽。同时，在U型辐射振子上加载水平方向弯折枝节、垂直方向弯折枝节、一字型枝节。水平方向弯折枝节与垂直方向弯折枝节加长辐射臂的有效电长度，一字型枝节使U型辐射振子具有多个谐振模式进行叠加辐射，从而使双极化天线单元具有较宽的带宽。

图2示出了本发明实施例中双极化天线单元的立体结构图。如图2所示，双极化天线单元包括两组两极化正交的偶极子辐射单元，每组偶极子辐射单元包括一对巴伦和一对分别设置于各巴伦上的U型辐射振子1，所述一对U型辐射振子呈中心对称设置。

U型辐射振子1的两个辐射臂末端均设有水平方向弯折枝节2和垂直方向弯折枝节3。其中，

水平方向弯折枝节设置于U型辐射振子的每个辐射臂末端的外侧，且水平方向弯折枝节的中心线与辐射臂的中心线在水平方向的之间的夹角为锐角。具体地，水平方向弯折枝节2的中心线与辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为15°～90°。优选地，本实施例中，水平方向弯折枝节2的中心线与辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。水平方向弯折枝节2截面的形状可与U型辐射振子1辐射臂的截面的形状相同，也可与U型辐射振子1辐射臂的截面的形状不同，其具体形状根据生产要求设计，本发明中对其形状不做具体限定。

垂直方向弯折枝节3设置于U型辐射振子1每个辐射臂的末端，且与辐射臂的末端垂直并沿轴向方向延伸。本发明实施例中的垂直方向弯折枝节3为条状结构。

优选地，本发明实施例中的水平方向弯折枝节2与U型辐射振子的辐射臂一体成型，即水平方向弯折枝节为U型辐射振子1的辐射臂的末端沿水平方向延伸后向外侧弯折的部分。垂直方向弯折枝节3与U型辐射振子1辐射臂的末端一体成型。

U型辐射振子1的两个辐射臂之间还设置有连接两辐射臂的一字型枝节4，一字型枝节4使两辐射臂电连接，产生电流回路，使得电流在辐射臂的路程加长，即等效于辐射臂加长，从而能够扩展U型辐射振子1的有效带宽。

本发明中，定义U型辐射振子1中辐射臂延伸的方向为水平方向，与U型辐射振子1延伸的方向垂直的方向为轴向方向。

本发明实施例中，巴伦5沿轴向方向设置，每个U型辐射振子1固定于巴伦5的上方，且每个U型辐射振子1与巴伦5的连接端的上表面（即巴伦的顶面）下陷，形成4个馈电平台6。其中，2个相邻的馈电平台6上设有槽孔7，另外2个相邻的馈电平台6上设有与其对应的巴伦5上伸出的凸柱8。

图3示出了双极化天线单元固定于发射板上的结构示意图。如图3所示，双极化天线单元固定安装于反射板上，馈电平台6上的槽孔7与巴伦5上伸出的凸柱通过馈电片11连接。

本发明实施例中，U型辐射振子1的4个馈电平台6单个或成对之间存在高度差。

图4示出了双极化天线单元的仰视结构图。如图4所示，U型辐射振子1的下方设有与其固定连接的调节件9，所述调节件9与巴伦5滑动连接。通过调节件9，U型辐射振子1可在巴伦5上沿轴向方向进行调节。

优选地，本发明实施例中的巴伦的外表面上还设有布置线缆的走线凹槽10。

本发明实施例中，作为优选的实施方式，U型辐射振子1两个辐射臂的末端向内弯曲或向外弯曲，以增加电流所走的路径，使得在同样的辐射口径时，获得更高的辐射效率。本实施例中的U型辐射振子1两个辐射臂的截面为L形、圆形、方形或任意多边形。

本发明中，双极化天线单元的U型辐射振子1由于其具有两个辐射臂，且两个辐射臂之间的距离可进行调节，因此双极化天线单元的主瓣半功率角可进行灵活调节，与原来的线形、扇形或方形振子臂相比，在相同半功率角下，具有更高的方向性。

同时，U型辐射振子1的两个辐射臂上设置的水平方向弯折枝节2和垂直方向弯折枝节3，能够有效增加电流在辐射臂流经路程的长度；两个辐射臂之间设置的一字型枝节4使两辐射臂电连接产生电流回路，使得电流在辐射臂的流动路程加长，即等效于辐射臂加长，因此一字型枝节4能够改善U型辐射振子1的单元阻抗容性和感性、缩小振子辐射口径，从而使得本发明中的双极化天线单元的辐射效率增加，有效带宽大幅扩展。经试验验证，本发明实施例中的双极化天线单元的工作频带为698MHz～960MHz。对于LTE（工作频谱为700MHz）及工作频段低于790MHz的通讯网络系统均能够兼容。

图5示出了双极化天线单元的波瓣宽度方向图。由图5可以看出，本发明的双极化天线单元的波瓣宽度为69.4°～64.4°，相较于公开号为CN102025023A的专利中宽频宽波束双极化天线单元的波瓣宽度68.8°～65.2°，本发明中双极化天线单元的波瓣宽度更宽。

由以上可知，本发明中的双极化天线单元能够大大拓宽天线的带宽和波束宽度，从而能够满足移动通信系统已拓宽的工作频段的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超宽频宽波束双极化天线单元，包括：两组两极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元包括一对巴伦和一对分别设置于各巴伦上的U型辐射振子，所述一对U型辐射振子呈中心对称设置，其特征在于，所述U型辐射振子还包括：

一对水平方向弯折枝节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的末端的外侧，且其中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为锐角；

一字型枝节，设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂之间。

2.根据权利要求1所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其特征在于，所述U型辐射振子还包括：

一对垂直方向弯折枝节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的末端且与所述U型辐射振子末端垂直并沿轴向方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其中，所述水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为15°～90°。

4.根据权利要求1或2所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其特征在于，所述巴伦与所述U型辐射振子的连接端的上表面下陷，形成4个馈电平台；其中，

2个相邻馈电平台上设有槽孔，用于穿入馈电电缆芯线；

另外2个相邻的馈电平台上设有凸柱，用于通过馈电片与所述槽孔内穿入的馈电电缆芯线电连接。

5.根据权利要求4所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其特征在于，所述U型辐射振子的下方设有与其固定连接的调节件，所述调节件与所述巴伦滑动连接，所述U型辐射振子通过所述调节件在所述巴伦上沿轴向方向进行调节。

6.根据权利要求3所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其中，所述水平方向弯折枝节与所述U型辐射振子的辐射臂一体成型。

7.根据权利要求2所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其中，所述垂直方向弯折枝节与所述U型辐射振子的辐射臂一体成型。

8.根据权利要求3所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其中，所述水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。

9.根据权利要求4所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其中，所述4个馈电平台单个或成对之间存在高度差。

10.根据权利要求1所述的超宽频宽波束双极化天线单元，其特征在于，所述巴伦的外表面上设有布置线缆的走线凹槽。

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