CN104009299A - 双极化基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双极化基站天线，其包括电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片、外层反射墙，加载金属圆片、馈电金属圆柱分别位于电极子的上下两端，水平磁振子位于加载金属圆片的上方，馈电片固定在馈电金属圆柱上，馈电金属圆柱安装在接地板上，电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片都位于外层反射墙内，水平磁振子与接地板平行。本发明双极化基站天线结构简单，制造成本低，满足各种不同环境的使用。

Description

双极化基站天线
技术领域
本发明涉及一种天线，具体地，涉及一种双极化基站天线。
背景技术
在蜂窝移动通信系统中，天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器，是空间无线通信的桥头堡，因此基站天线是移动通信系统的关键硬件设备之一，其特性直接影响整个无线网络的整体性能。在移动通信网工程设计中，应该根据网络的覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求和网络服务质量等实际情况来合理地选择基站天线。
双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向和相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；且由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易。但仍存在一定的缺陷：目前的双极化天线结构复杂、单一，制造成本高，已无法满足于各种不同环境的使用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双极化基站天线，其结构简单、制造成本低，满足各种不同环境的使用。
根据本发明的一个方面，提供一种双极化基站天线，其特征在于，其包括电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片、外层反射墙，加载金属圆片、馈电金属圆柱分别位于电极子的上下两端，水平磁振子位于加载金属圆片的上方，馈电片固定在馈电金属圆柱上，馈电金属圆柱安装在接地板上，电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片都位于外层反射墙内，水平磁振子与接地板平行。
优选地，所述电极子、加载金属圆片、馈电金属圆柱构成垂直电振子，一个水平磁振子和四个垂直电振子构成电磁耦合振子辐射单元。
优选地，所述四个电极子均匀分布于同一圆周上，相对的电极子差分馈电。
优选地，所述水平磁振子的内圈形状为圆形，水平磁振子的外圈周长为一个波长。
优选地，所述水平磁振子和加载金属圆片之间的距离等于一个水平磁振子的厚度。
优选地，所述接地板为圆形金属片，接地板的半径为五分之一个波长。
优选地，所述水平磁振子的形状为八边形。
优选地，所述馈电片位于接地板的下方。
优选地，所述接地板上设有圆孔，馈电金属圆柱穿过圆孔。
优选地，所述外层反射墙的直径与接地板的直径相同。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明双极化基站天线结构简单，元件少，制造成本低，满足各种不同环境的使用。本发明采用四个电极子垂直放置在接地板上，并均匀分布于同一圆周上，形成垂直电振子与水平磁振子结合的方式，最后加上外围反射墙用以调节驻波比和改善方向。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明双极化基站天线在没有外层反射墙时的侧面结构示意图。
图2为本发明双极化基站天线的立体结构示意图。
图3为本发明中电极子、加载金属圆片、接地板的结构示意图。
图4为本发明中水平磁振子的结构示意图。
图5为本发明中水平磁振子、电极子、加载金属圆片、接地板组装在一起的结构示意图。
图6为本发明回波损耗性能的示意图。
图7为本发明不同端口间隔离度图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
如图1至图5所示，本发明双极化基站天线包括电极子1、水平磁振子2、加载金属圆片3、接地板4、馈电金属圆柱5、馈电片6、外层反射墙7，加载金属圆片3、馈电金属圆柱5分别位于电极子1的上下两端，水平磁振子2位于加载金属圆片3的上方，馈电片6固定在馈电金属圆柱5上，馈电金属圆柱5安装在接地板4上，电极子1、水平磁振子2、加载金属圆片3、接地板4、馈电金属圆柱5、馈电片6都位于外层反射墙7内，水平磁振子2与接地板4平行。在馈电片6上直接馈电以激励垂直电振子，继而通过电磁耦合将能量辐射到空间。
电极子1、加载金属圆片3、馈电金属圆柱5构成垂直电振子，一个水平磁振子2和四个垂直电振子构成电磁耦合振子辐射单元，水平磁振子和垂直电振子通过电磁耦合实现将能量辐射出去，加载金属圆片3作为引向器。四个电极子均匀分布于同一圆周上。相对的电极子1差分馈电，组成±45°的极化端口，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔度的要求，空间间隔小，减小空间体积。水平磁振子2的内圈形状为圆形，水平磁振子2的外圈周长为一个波长。
水平磁振子2和加载金属圆片3之间的距离等于一个水平磁振子2的厚度，这样布局合理，能最多得将能量辐射出去。
接地板4为圆形金属片，接地板4的半径为五分之一个波长。
水平磁振子2的形状为八边形，这样结构简单，方便与其他元件连接。馈电片6位于接地板4的下方，这样方便提供相关漏电、过流、速断等保护。
接地板4上设有圆孔41，馈电金属圆柱5穿过圆孔41。
外层反射墙7的直径与接地板4的直径相同，外层反射墙7的主要作用是将部分辐射到四周的电磁波反射到需要辐射的方向，从而达到提高天线驻波比的目的。
如图6所示，工程中一般定义回波损耗小于-10db的频段为工作频段。由图6可以看出本发明的工作频段为0.6-1.0GHz。其中，第一曲线S1表示其他三个端口匹配时第一端口的反射系数。
由图7可知各端口间隔离度良好。其中，第二曲线S2表示第二端口匹配时，第一端口到第二端口的正向传输系数；第三曲线S3表示第三端口匹配时，第一端口到第三端口的正向传输系数。
本发明的工作原理如下，由电磁场的基本原理可知：(1)磁极子天线(环天线)可以在无限大导电体平面上实现低轮廓(磁镜像原理)，其有效辐射条件是该环天线周长近似等于辐射电磁波的波长；(2)无限大导电体平面(接地板)上的电极子具有可变的特性阻抗和阻抗变换效应；(3)电磁耦合馈电具有宽频带特性；(4)相对的电极子1差分馈电可以形成差分激励，差分激励可以有效抑制导体表面上的共模电流，从而可以提高天线的极化纯度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种双极化基站天线，其特征在于，其包括电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片、外层反射墙，加载金属圆片、馈电金属圆柱分别位于电极子的上下两端，水平磁振子位于加载金属圆片的上方，馈电片固定在馈电金属圆柱上，馈电金属圆柱安装在接地板上，电极子、水平磁振子、加载金属圆片、接地板、馈电金属圆柱、馈电片都位于外层反射墙内，水平磁振子与接地板平行。
2.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述电极子、加载金属圆片、馈电金属圆柱构成垂直电振子，一个水平磁振子和四个垂直电振子构成电磁耦合振子辐射单元。
3.根据权利要求2所述的双极化基站天线，其特征在于，所述四个电极子均匀分布于同一圆周上，相对的电极子差分馈电。
4.根据权利要求3所述的双极化基站天线，其特征在于，所述水平磁振子的内圈形状为圆形，水平磁振子的外圈周长为一个波长。
5.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述水平磁振子和加载金属圆片之间的距离等于一个水平磁振子的厚度。
6.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述接地板为圆形金属片，接地板的半径为五分之一个波长。
7.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述水平磁振子的形状为八边形。
8.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述馈电片位于接地板的下方。
9.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述接地板上设有圆孔，馈电金属圆柱穿过圆孔。
10.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述外层反射墙的直径与接地板的直径相同。
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