CN105281021A - 一种小型化宽频带双极化辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化宽频带双极化辐射单元，其工作于790～960MHz。主要包括两对极化正交设置的对称振子辐射单元、巴伦、安装底座、反射板、固定介质、馈电片、耦合片和耦合加载。每个对称振子辐射单元包括两个振子臂，每个振子臂的一端固定在巴伦上，另一端与相邻振子臂连接，互为共用。固定介质设置于每个对称振子辐射单元的巴伦和阵子臂，用于固定耦合片和耦合加载。本发明设计振子臂共用结构，有效减小了辐射单元的物理尺寸和体积，展宽了辐射单元的带宽，并得到了良好的水平面波束收敛性。同时其频带宽，轮廓低，体积小，馈电简单，具有良好的电气性能和辐射性能，成本低廉，易于批量生产，具有较好的市场应用前景。

Description

一种小型化宽频带双极化辐射单元

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，具体地是涉及一种小型化宽频带双极化辐射单元。

背景技术

随着移动通信技术的发展，现代通信系统对双极化基站天线的各项指标，特别是增益、带宽特性、加工工艺等方面，提出了越来越高的要求。而宽频带基站天线作为宽带无线通信系统一个必不可少的前端设备，在某些情况下更希望能够实现极化分集的效果，尤其是一些先进的无线通信系统中。正因为如此，近年来小型化、宽频带、双极化天线日益受到人们的青睐。

现有的双极化天线单元主要采用以下几种实现方案：第一种，采用两个共点的、交错而极化正交的偶极子天线振子结构；第二种，采用微带辐射单元，通过耦合或者直接馈电的形式来实现双极化；第三种，采用两对偶极子正交放置，组成近似方形的布局。

在常用的网络通信系统中，天线最常使用的水平面半功率波束宽度是65度。上述第一种方案一般由常规的偶极子或折合振子构成，通过这种形式可以得到很宽的频率带宽；但是天线振子的水平波束随频率的不同变化较大，而且天线振子的增益相对较低。而第二种方案中，微带辐射单元的频带宽较窄，两端口的隔离度差，振子增益不高，且组装麻烦，难以实现广泛应用。相对而言，采用第三种方形布局的辐射单元总体性能较佳，而且可以通过嵌套方式实现两种频段的基站天线，故得到较多的重视。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供一种轮廓低、体积小、频带宽以及电气性能良好的小型化宽频带双极化辐射单元。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种小型化宽频带双极化辐射单元，包括：一对或者多对极化正交设置的对称振子辐射单元、与所述对称振子辐射单元数量相当的巴伦、多个固定介质、馈电片、耦合片和耦合加载，其中每一所述对称振子辐射单元均包括两个振子臂，且两个振子臂呈60-100度角放置，每一所述振子臂的一端固定在所述巴伦上，另一端与相邻振子臂连接，互为共用；所述固定介质设置于所述巴伦和/或所述振子臂上，用于固定所述耦合片和/或所述耦合加载。

进一步地，包括两对极化正交设置的对称振子辐射单元，且两对对称振子辐射单元处于同一平面，并呈方形设置。

进一步地，还包括一反射板和一安装底座，所述安装底座设置在所述反射板上，所述对称振子辐射单元和所述巴伦均设置在所述安装底座上。

进一步地，所述巴伦包括两组对称的支撑柱，所述支撑柱固定在安装底座上。

进一步地，所述支撑柱的截面形状为“L”型、“U”型、“T”型、方形、圆形、不规则多边形中的一种。

进一步地，所述耦合片的形状为方形、椭圆形、不规则多边形中的一种。

进一步地，所述耦合加载的横截面呈“∠”型，所述耦合加载的角度在20-90度之间。

进一步地，每一所述对称振子辐射单元的两个振子臂呈90度角放置。

进一步地，所述对称振子辐射单元、所述巴伦和所述安装底座一体压铸成形。

进一步地，每一所述巴伦等高且分列在一体化成型的安装底座上。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的小型化宽频带双极化辐射单元，设计振子臂共用结构，有效减小了辐射单元的物理尺寸和体积，展宽了辐射单元的带宽，并得到了良好的水平面波束收敛性。同时其频带宽，轮廓低，体积小，馈电简单，具有良好的电气性能和辐射性能，成本低廉，易于批量生产，具有较好的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第一实施例的立体结构示意图；

图2为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第一实施例的侧视结构示意图；

图3为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第一实施例的装配结构示意图；

图4为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第一实施例的俯视结构示意图；

图5为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第二实施例的俯视结构示意图；

图6为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第三实施例的俯视结构示意图；

图7为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第四实施例的俯视结构示意图；

图8为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元的电压驻波比曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，为符合本发明的一种小型化宽频带双极化辐射单元，包括：两对极化正交设置的对称振子辐射单元1a、1b、1c、1d，每个对称振子辐射单元对应的巴伦2a、2b、2c、2d，安装底座3、反射板4、固定介质5a、5b、5c、5d和6a、6b，馈电片7a、7b、7c、7d，耦合片8a、8b、8c、8d和耦合加载9a、9b。两对对称振子辐射单元1a、1b、1c、1d正交设置，对称振子辐射单元1a包括对称的固定在巴伦2a上的两个振子臂11a、11b，对称振子辐射单元1b包括对称的固定在巴伦2b上的两个振子臂12a、12b，对称振子辐射单元1c包括对称的固定在巴伦2c上的两个振子臂13a、13b，对称振子辐射单元1d包括对称的固定在巴伦2d上的两个振子臂14a、14b，两个振子臂呈60-100度角放置，优选地两个振子臂呈90度角放置。振子臂11a、11b的一端固定在巴伦2a上，振子臂11a、11b的另一端连接，互为共用。振子臂12a、12b的一端固定在巴伦2b上，振子臂12a、12b的另一端连接，互为共用。振子臂13a、13b的一端固定在巴伦2c上，振子臂13a、13b的另一端连接，互为共用。振子臂14a、14b的一端固定在巴伦2d上，振子臂14a、14b的另一端连接，互为共用。两对对称振子辐射单元1a、1b、1c、1d处于同一平面，并呈方形。每个对称振子辐射单元的巴伦2a、2b、2c、2d均包括两组对称的支撑柱，每个支撑柱均固定在安装底座3上，所述安装底座设置在所述反射板4上。固定介质5a、5b、5c、5d设置于巴伦2a、2b、2c、2d上，用于固定耦合片8a、8b、8c、8d。固定介质6a、6b设置于对称振子辐射单元的振子臂11b、12a、13b、14a上，用于固定耦合加载9a、9b。

图3为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元第一实施例的装配结构示意图，固定介质5a固定于巴伦2a上，耦合片8a固定于固定介质5a上，固定介质5b固定于巴伦2b上，耦合片8b固定于固定介质5b上，固定介质5c固定于巴伦2c上，耦合片8c固定于固定介质5c上，固定介质5d固定于巴伦2d上，耦合片8d固定于固定介质5d上，固定介质6a固定于振子臂11b、12a连接处，耦合加载9a固定于固定介质6a上，固定介质6b固定于振子臂13b、14a连接处，耦合加载9b固定于固定介质6b上。

优选地，所述支撑柱的截面形状为“L”型、“U”型、“T”型、方形、圆形、不规则多边形中的一种。

优选地，所述耦合片的形状为方形、椭圆形、不规则多边形中的一种。

优选地，所述耦合加载的横截面呈“∠”型，所述耦合加载的角度在20-90度之间。更为优选地，所述耦合加载的角度为45度。优选地，所述对称振子辐射单元、所述巴伦和所述安装底座一体压铸成形。更为优选地，每一所述巴伦等高且分列在一体化成型的安装底座上。

在一个优选实施例中，振子臂两两连接呈倒锥形，如图4所示。在另一优选实施例中，振子臂两两连接呈“T”形，如图5所示。在另一优选实施例中，振子臂两两连接呈三角形，如图6所示。在另一优选实施例中，振子臂两两连接呈倒“Ш”形，如图7所示。

图8为本发明的小型化宽频带双极化辐射单元的电压驻波比曲线图，电压驻波比最大值分别为1.33和1.34。本发明的小型化宽频带双极化辐射单元在790-960MHz频段内，水平面波束宽度为64.3度到68.1度。具体地，如下表1所示。

频段(MHz)	水平面波束宽度(度)
		790	68.1343
820	67.2263
		850	66.3380
880	65.5100
		920	64.5970

960

64.3297

表1

综上所述，本发明所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其通过新颖的设计思路，设计振子臂共用结构，有效减小了辐射单元的物理尺寸和体积，展宽了辐射单元的带宽，并得到了良好的水平面波束收敛性。同时其频带宽，轮廓低，体积小，馈电简单，具有良好的电气性能和辐射性能，成本低廉，易于批量生产，具有较好的市场应用前景。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于，包括：一对或者多对极化正交设置的对称振子辐射单元、与所述对称振子辐射单元数量相当的巴伦、多个固定介质、馈电片、耦合片和耦合加载，其中每一所述对称振子辐射单元均包括两个振子臂，且两个振子臂呈60-100度角放置，每一所述振子臂的一端固定在所述巴伦上，另一端与相邻振子臂连接，互为共用；所述固定介质设置于所述巴伦和/或所述振子臂上，用于固定所述耦合片和/或所述耦合加载。

2.如权利要求1所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：包括两对极化正交设置的对称振子辐射单元，且两对对称振子辐射单元处于同一平面，并呈方形设置。

3.如权利要求2所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：还包括一反射板和一安装底座，所述安装底座设置在所述反射板上，所述对称振子辐射单元和所述巴伦均设置在所述安装底座上。

4.如权利要求3所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述巴伦包括两组对称的支撑柱，所述支撑柱固定在安装底座上。

5.如权利要求4所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述支撑柱的截面形状为“L”型、“U”型、“T”型、方形、圆形、不规则多边形中的一种。

6.如权利要求1-5任一所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述耦合片的形状为方形、椭圆形、不规则多边形中的一种。

7.如权利要求1-5任一所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述耦合加载的横截面呈“∠”型，所述耦合加载的角度在20-90度之间。

8.如权利要求1-5任一所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：每一所述对称振子辐射单元的两个振子臂呈90度角放置。

9.如权利要求3所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述对称振子辐射单元、所述巴伦和所述安装底座一体压铸成形。

10.如权利要求9所述的小型化宽频带双极化辐射单元，其特征在于：每一所述巴伦等高且分列在一体化成型的安装底座上。