CN103474755B - 一种双极化宽频天线振子单元以及宽频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双极化宽频天线振子单元，安装于金属反射板上，包括：辐射主体，包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置；其中，所述辐射体包括四个辐射臂，且所述四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂上均设置有镂空结构；其中，所述平衡馈电装置的一端固定安装在所述金属反射板上，所述四个辐射臂均远离所述金属反射板，并环绕设置于所述平衡馈电装置的四周。此外，本发明还提供一种宽频天线。本发明提供的一种双极化宽频天线振子单元以及宽频天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，具体涉及一种双极化宽频天线振子单元以及宽频天线。
背景技术
随着移动通信的迅猛发展，各种制式的工作频段也在不断扩展，TD-SCDMA网络中的智能天线的工作频率为1880-1920MHz，2010-2025MHz，2300-2400MHz；DCS的通信频率为1710-1880MHz；PCS的通信频率为1850-1990MHz；UMTS的通信频率为1920-2170MHz；WiMax（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波互联接入）的部分通信频段为2300-2690MHz。因此，现已提出了能兼顾上述制式的，工作频段为1710-2690MHz的宽带天线的市场需求，而1710-2690MHz的相对频带宽度则达到44.5%，现有的双极化天线振子一般都难以满足，由此组成的天线阵的带宽也受到限制。
基站天线是移动通信系统的重要组成部分，其特性直接影响各个无线网络的整体性能。随着网络覆盖和容量的不断增加，基站和基站天线的数量快速增长，蜂窝之间的相互关系是衡量网络性能的关键指标。这一指标定义了蜂窝之间以及组成蜂窝的扇区之间的能量重叠；通常被称为扇区功率比，是指由天线辐射图形成的期望覆盖区域外信号功率与区域内的信号功率之比(SPR)。扇区功率比越低，天线的抗干扰性能越好。
有鉴于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供一种宽频、高SPR双极化天线单元及宽频天线，有效增加天线带宽，改善宽频双极化天线辐射单元对临近高频单元的边界条件，可以更合理地保障多频段基站天线设计中，各频段的各项电性能的独立性。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种双极化宽频天线振子单元以及宽频天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双极化宽频天线振子单元，安装于金属反射板上，所述双极化宽频天线振子单元包括：
辐射主体，包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置；
金属引向片，设置于所述辐射体上方的1/8-1/4天线工作波长处，其中，所述金属引向片的外径小于天线工作波长的1/2，且所述金属引向片呈圆形、多边形或者工字形；
其中，所述辐射体包括四个辐射臂，且所述四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂上均设置有镂空结构，且在所述每一个辐射臂上形成有至少一加载段；
其中，所述平衡馈电装置的一端固定安装在所述金属反射板上，所述四个辐射臂均远离所述金属反射板，并环绕设置于所述平衡馈电装置的四周。
优选的，所述平衡馈电装置为同轴结构，包括外围导体以及内部导体，其中，所述外围导体安装在所述金属反射板上，包括四个部分，所述外围导体的每一个部分分别用于支撑并电连接所述辐射体中对应的一个辐射臂，且所述外围导体的每一个部分相互之间平行并有一定间隙相隔，所述内部导体为空心的圆柱结构。
优选的，所述双极化宽频天线振子单元还包括：
金属馈电片，设置于所述平衡馈电装置的内部，其中，所述金属馈电片的一端穿过所述金属反射板并与所述金属反射板的底端线缆连接，所述金属馈电片的另一端与所述辐射体相连，用于通过所述金属馈电片的电磁耦合对所述辐射体馈电。
优选的，所述平衡馈电装置的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
优选的，所述辐射体与所述平衡馈电装置构成T型结构，且所述辐射体的四个辐射臂位于同一平面上并均与所述金属反射板平行。
优选的，所述辐射体的四个辐射臂相互之间有一定间隙相隔，且所述四个辐射臂的高度相等并均与所述平衡馈电装置相连。
优选的，在所述四个辐射臂中任何不相邻的两个辐射臂围绕所述平衡/不平衡转换器的中心呈中心对称分布。
优选的，在所述四个辐射臂中对角的两个辐射臂互相连接且呈极化正交设置，形成极化方向为正/负45度的两个极化辐射整体。
优选的，每一个辐射臂的外围均呈矩形并具有与所述外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连。
优选的，所述加载段从与辐射臂的缺角部分相对的角起向辐射臂的缺角部分方向延伸，所述每一个辐射臂的加载段将对应辐射臂的镂空结构划分为两个相互对称并呈扇形的镂空区域。
优选的，所述双极化宽频天线振子单元还包括：
设置在金属馈电片之间的固定块；
其中，所述金属馈电片呈г形并包括相互垂直连接的水平部以及垂直部，所述垂直部上设置有卡盘，金属馈电片通过卡盘和所述固定块固定在所述平衡/不平衡转换器上。
优选的，所述双极化宽频天线振子单元还包括：
定位连接块，设置于所述金属引向片以及所述平衡馈电装置之间，其中，所述定位连接块的一端用于固定所述金属引向片，所述定位连接块的另一端用于固定所述平衡馈电装置。
优选的，所述辐射主体为一体化压铸成型。
此外，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括金属反射板以及在所述金属反射板上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元。
进一步的，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括：
金属反射板以及在所述金属反射板上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元；
其中，所述宽频天线还包括至少一个外嵌在如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元中的低频段天线辐射单元。
本发明提供的一种双极化宽频天线振子单元及宽频天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例三的结构示意图；
图4为本发明实施例三的方向图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供的一种双极化宽频天线振子单元，安装于金属反射板1上，双极化宽频天线振子单元包括：辐射主体、定位连接块4、金属馈电片5与7、金属引向片6。
所述辐射主体包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置2；
其中，所述辐射体包括四个辐射臂3，所述四个辐射臂3两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂3上均设置有镂空结构。
所述平衡馈电装置2的一端固定安装在所述金属反射板1上，所述四个辐射臂3均远离所述金属反射板1，并环绕设置于所述平衡馈电装置2的四周。
在本实施方式中，所述平衡馈电装置2为同轴结构，包括外围导体以及内部导体，其中，所述外围导体安装在所述金属反射板1上，包括四个部分，所述外围导体的每一个部分分别用于支撑并电连接所述辐射体中对应的一个辐射臂3，且所述外围导体的每一个部分相互之间平行并有一定间隙相隔，所述内部导体为空心的圆柱结构，用于放置金属馈电片5与7。
在本实施方式中，所述双极化宽频天线振子单元还包括：金属馈电片5与7，设置于所述平衡馈电装置2的内部，其中，所述金属馈电片5与7的一端穿过所述金属反射板1并与所述金属反射板1的底端线缆连接，所述金属馈电片5与7的另一端与所述辐射体相连，用于通过所述金属馈电片5与7的电磁耦合对所述辐射体馈电。在本实施方式中，金属馈电片5与7分别对对角的两个辐射臂3馈电，每一个金属馈电片5或7与相应馈电的一对对角的辐射臂3构成一个极化的辐射阵子。这两个极化的辐射阵子之间具有一定的高度差，以构成两个极化空间交叉馈电。在本实施方式中，这两个极化的辐射阵子采用频率范围为1-3Hz的阵子主体。
在本实施方式中，所述平衡馈电装置2的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置2的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
在本实施方式中，所述辐射体与所述平衡馈电装置2构成大致T型结构，且所述辐射体的四个辐射臂3位于同一平面上并均与所述金属反射板1大致平行。在本实施方式中，所述辐射体的四个辐射臂3相互之间有一定间隙相隔，且所述四个辐射臂3的高度相等并均与所述平衡馈电装置2相连。
在本实施方式中，在所述四个辐射臂3中任何不相邻的两个辐射臂3围绕所述平衡/不平衡转换器的中心呈中心对称分布。在本实施方式中，在所述四个辐射臂3中对角的两个辐射臂3互相连接且呈极化正交设置，以形成极化方向为正/负45度的两个极化辐射整体。
在本实施方式中，每一个辐射臂3的外围均大致呈矩形并包括与所述外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂3的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连。
在本实施方式中，所述每一个辐射臂3的表面上形成有至少一加载段，其中，所述加载段从与辐射臂3的缺角部分相对的角起向辐射臂3的缺角部分方向延伸，所述每一个辐射臂3的加载段将对应辐射臂3的镂空结构划分为两个相互对称并呈大致扇形的镂空区域。在本实施方式中，所述加载段用于展开带宽、提高极化纯度。
所述金属引向片6设置于所述辐射体上方的1/8-1/4天线工作波长处，其中，所述金属引向片6的外径小于天线工作波长的1/2，且所述金属引向片6呈圆形、或者多边形。在本实施方式中，金属引向片6用于增强振子主体发射电磁波，同时能使主方向的能量更集中，进而提高天线波束的收敛度。
在本实施方式中，所述双极化宽频天线振子单元还包括设置在金属馈电片5与7之间的固定块。其中，所述金属馈电片5与7均呈г形，其包括相互垂直连接的水平部以及垂直部。所述垂直部上设置有卡盘，金属馈电片5与7通过卡盘和所述固定块固定在所述平衡/不平衡转换器上。
所述定位连接块4设置于所述金属引向片6以及所述平衡馈电装置2之间，其中，所述定位连接块4的一端用于固定所述金属引向片6，所述定位连接块4的另一端用于固定所述平衡馈电装置2。
在本实施方式中，所述辐射主体为一体化压铸成型。
此外，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括金属反射板1以及在所述金属反射板1上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元。
进一步的，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括：
金属反射板1以及在所述金属反射板1上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元；
其中，所述宽频天线还包括至少一个外嵌在如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元中的低频段天线辐射单元。
本发明提供的一种双极化宽频天线振子单元及宽频天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。本发明具有超过45%的阻抗带宽，互调、隔离电气性能优越，扇区功率比(SPR)高，且具有外形尺寸小，造价低的优点。
实施例二
如图2所示，本发明实施例为实施例二提供的一种双极化宽频天线振子单元。与实施例一的双极化宽频天线振子单元相比，其中的区别仅仅在于金属引向片6呈工字形，其他的构成以及连接关系均与实施例一相对应的部分相同，具体内容请参阅实施例一的相关描述，在此不再赘述。
此外，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括金属反射板1以及在所述金属反射板1上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元。
实施例三
如图3所示，本发明实施例为实施例三提供的一种双极化宽频天线振子单元。与实施例一的双极化宽频天线振子单元相比，其中的区别仅仅在于每一个辐射臂03的外围均大致呈导圆角的矩形，除此之外，其他的部分均与实施例一相对应的部分相同，具体内容请参阅实施例一的相关描述，在此不再赘述。
如图4所示，本发明实施例三提供的一种双极化宽频天线振子单元具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点。本发明具有超过45%的阻抗带宽，互调、隔离电气性能优越，扇区功率比(SPR)高，且具有外形尺寸小，造价低的优点。
进一步的，本发明还提供一种宽频天线，所述宽频天线包括：
金属反射板1以及在所述金属反射板1上线性设置的至少两个如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元；
其中，所述宽频天线还包括至少一个外嵌在如上任意一项所述的双极化宽频天线振子单元中的低频段天线辐射单元。本发明提供的一种双极化宽频天线振子单元及宽频天线，结构简单，制造容易，适合批量生产，而且具有波束收敛度，辐射性能优良以及频带宽的优点，能实现天线电气性能的最优化。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种双极化宽频天线振子单元，安装于金属反射板上，其特征在于，所述双极化宽频天线振子单元包括：
辐射主体，包括相互连接的辐射体以及平衡馈电装置；
金属引向片，设置于所述辐射体上方的1/8-1/4天线工作波长处，其中，所述金属引向片的外径小于天线工作波长的1/2，且所述金属引向片呈圆形、多边形或者工字形；
其中，所述辐射体包括四个辐射臂，且所述四个辐射臂两两呈正交分布以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂上均设置有镂空结构，且在所述每一个辐射臂上形成有至少一加载段；
其中，所述平衡馈电装置的一端固定安装在所述金属反射板上，所述四个辐射臂均远离所述金属反射板，并环绕设置于所述平衡馈电装置的四周；
所述平衡馈电装置为同轴结构，包括外围导体以及内部导体，其中，所述外围导体安装在所述金属反射板上，包括四个部分，所述外围导体的每一个部分分别用于支撑并电连接所述辐射体中对应的一个辐射臂，且所述外围导体的每一个部分相互之间平行并有一定间隙相隔，所述内部导体为空心的圆柱结构；
每一个辐射臂的外围均呈矩形并具有与所述外围导体的形状相匹配的缺角部分，且每一个辐射臂的缺角部分与相对应的所述外围导体的一个部分电性相连；
所述加载段从与辐射臂的缺角部分相对的角起向辐射臂的缺角部分方向延伸，所述每一个辐射臂的加载段将对应辐射臂的镂空结构划分为两个相互对称并呈扇形的镂空区域；
所述双极化宽频天线振子单元还包括：
设置在金属馈电片之间的固定块；
其中，所述金属馈电片呈г形并包括相互垂直连接的水平部以及垂直部，所述垂直部上设置有卡盘，金属馈电片通过卡盘和所述固定块固定在所述平衡/不平衡转换器上。
2.根据权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述双极化宽频天线振子单元还包括：
金属馈电片，设置于所述平衡馈电装置的内部，其中，所述金属馈电片的一端穿过所述金属反射板并与所述金属反射板的底端线缆连接，所述金属馈电片的另一端与所述辐射体相连，用于通过所述金属馈电片的电磁耦合对所述辐射体馈电。
3.根据权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述平衡馈电装置的末端连接有固定底座，且在所述固定底座中间开有一固定圆孔，其中，所述平衡馈电装置的外围导体与所述固定底座构成平衡/不平衡转换器。
4.根据权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述辐射体与所述平衡馈电装置构成T型结构，且所述辐射体的四个辐射臂位于同一平面上并均与所述金属反射板平行。
5.根据权利要求4所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述辐射体的四个辐射臂相互之间有一定间隙相隔，且所述四个辐射臂的高度相等并均与所述平衡馈电装置相连。
6.根据权利要求3所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，在所述四个辐射臂中任何不相邻的两个辐射臂围绕所述平衡/不平衡转换器的中心呈中心对称分布。
7.根据权利要求1所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，在所述四个辐射臂中对角的两个辐射臂互相连接且呈极化正交设置，形成极化方向为正/负45度的两个极化辐射整体。
8.根据权利要求7所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述双极化宽频天线振子单元还包括：
定位连接块，设置于所述金属引向片以及所述平衡馈电装置之间，其中，所述定位连接块的一端用于固定所述金属引向片，所述定位连接块的另一端用于固定所述平衡馈电装置。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的双极化宽频天线振子单元，其特征在于，所述辐射主体为一体化压铸成型。
10.一种宽频天线，其特征在于，所述宽频天线包括金属反射板以及在所述金属反射板上线性设置的至少两个如权利要求1-9任意一项所述的双极化宽频天线振子单元。
11.一种宽频天线，其特征在于，所述宽频天线包括：
金属反射板以及在所述金属反射板上线性设置的至少两个如权利要求1-9任意一项所述的双极化宽频天线振子单元；
其中，所述宽频天线还包括至少一个外嵌在如权利要求1-9任意一项所述的双极化宽频天线振子单元中的低频段天线辐射单元。
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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 | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Dual polarization broadband antenna oscillator unit and broadband antenna Effective date of registration: 20220301 Granted publication date: 20160601 Pledgee: Shanghai Pudong Development Bank Limited by Share Ltd. Guangzhou branch Pledgor: GUANGDONG BROADRADIO COMMUNICATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980002042 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230505 Granted publication date: 20160601 Pledgee: Shanghai Pudong Development Bank Limited by Share Ltd. Guangzhou branch Pledgor: GUANGDONG BROADRADIO COMMUNICATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980002042 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |