CN105281031B - 一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线 - Google Patents
一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超宽频双极化低频振子单元及多频段阵列天线，包括振子、基座板、馈电针和辐射臂，所述振子两端分别连接基座板和辐射臂，所述馈电针设于振子上；所述振子包括四片正交卡接的振子片，相邻的两块振子片的叶片中央分别设置有对应的凹槽和凸台，通过凸台和凹槽的卡接使任意不相邻的两个振子片相互平行；所述辐射臂包括四个，辐射臂两两正交分布，所述辐射臂两端表面覆盖都有细铜箔和粗铜箔，所述细铜箔和粗铜箔分别等效于高频时的电感和电容，所述辐射臂中间一段还设有有过孔的双面铜箔。采用含谐振电路的振子臂消除了低频振子的存在对高频振子方向图的影响，有利于改善天线波束的偏离度，提高了天线的整体性能，以使天线小型化。
Description
技术领域
本发明涉及天线振子技术领域，更具体的说，是涉及一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线。
背景技术
在这2G，3G和4G网络并存的时期，多个使用不同频段的系统同时存在，需要使用能工作在不同频段的基站天线。使用普通的窄频带天线，一个基站就需要布置许多副天线，增加了系统复杂性和物业成本。为了降低建网成本，天线的多制式，宽带化和小型化已经成为当前的热点之一。
由于辐射单元带宽的限制，为了兼容多种通信制式，天线中必须有两种辐射单元：一种高频辐射单元，另一种低频辐射单元。为减少两种辐射单元之间的相互影响，现有专利中主要通过改变振子的相对位置来减少高低频之间的相互影响：如国内公开号为201310451912.6的专利申请提出的排气管天线，和国外公开号为AU20140139387A1的澳大利亚专利提出的低频辐射单元通过水平辐射单元和垂直辐射单元合成形成±45度波束，因低频辐射单元这样放置可使低频辐射单元和高频辐射单元在金属反射板上的正投影互不重合，减少了低频辐射单元对高频辐射单元的遮挡。以上这些都是从排列上减少高低频辐射单元之间的相互影响，对消除高低频辐射单元的影响是有限的。
由于天线小型化及高系统隔离度的要求，现在市面上很少出现同一天线包括两个低频系统，因天线体积小，两列低频之间相互影响较大，无法得到好的方向图和高系统隔离度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线，采用含谐振电路的振子臂消除了低频振子的存在对高频振子方向图的影响，有利于改善天线波束的偏离度，提高了天线的整体性能，以使天线小型化。
本发明的技术方案如下：
一种超宽频双极化低频振子单元，包括振子、基座板、馈电针和辐射臂，所述振子两端分别连接基座板和辐射臂，所述馈电针设于振子上；
所述振子包括四片正交卡接的振子片，相邻的两块振子片的叶片中央分别设置有对应的凹槽和凸台，通过凸台和凹槽的卡接使任意不相邻的两个振子片相互平行；
所述辐射臂包括四个，所述四个辐射臂两两正交分布，以形成两对正交的对称辐射组合，所述辐射臂两端表面都覆盖有细铜箔和粗铜箔，所述细铜箔和粗铜箔分别等效于高频时的电感和电容，所述辐射臂中间一段还设有有过孔的双面铜箔。
作为优选的，所述四片振子片的顶部都设有第一凸台，底部设有第二凸台，振子片的内侧面覆盖有巴伦，外侧面覆盖有匹配电路，所述匹配电路通过穿过振子片的馈电针与其不相邻的匹配电路连接。
作为优选的，所述每个辐射臂上均设有一个通孔，所述通孔与振子片顶部的第一凸台相对应，所述辐射臂的末端向下倾斜。
作为优选的，所述辐射臂由印刷电路板制成。
作为优选的，所述基座板上设有与第二凸台相匹配的凹槽，所述四块振子片底部通过第二凸台与凹槽的匹配与基座板插接。
作为优选的，所述基座板由印刷电路制成，其上分布有两个微带耦合线耦合器，其隔离端接有负载，直通端给振子馈电，耦合端用于与异系统同极化振子的耦合端通过电缆相连。
作为优选的，所述基座板上设有若干个用于将整个振子单元固定到天线底板上的安装孔，基座板与天线底板临近的面覆有铜箔，铜箔上覆盖有一层绿油。
一种多频段阵列天线，包括至少四个如上述的超宽频双极化低频振子单元，所述超宽频双极化低频振子单元设置在金属反射板上，所述金属反射板上还线性设有高频振子单元；
所述超宽频双极化低频振子单元两两并排放置，相邻行错开放置，同列等行间距成S型分布，形成两个S型排布系统；
所述高频振子单元两两并排线性放置在超宽频双极化低频振子单元之间，在两个同列超宽频双极化低频振子单元之间至少两个高频振子单元。
进一步的，所述高频振子单元间的行间距为超宽频双极化低频振子单元的0.5倍。
进一步的，所述同列高频阵子单元属于一个系统，或同列上下部高频阵子单元属于不同的系统，所述超宽频双极化低频振子单元工作于694～960MHz频段范围，所述高频振子单元工作于1695～2690MHz频段范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用含谐振电路的振子臂消除了低频振子的存在对高频振子方向图的影响；盒子型馈电振子片能有效地提供馈电平衡，有利于改善天线波束的偏离度；带耦合器的基座板有效地提高了天线的同频不同系统之间的隔离度，提高了天线的整体性能；低频振子S型排列有效地降低波束宽度，以使天线小型化。
附图说明
图1是本发明的低频振子单元的整体结构示意图；
图2是本发明的低频振子单元的爆炸结构示意图；
图3是本发明的低频振子单元的振子爆炸结构示意图；
图4是本发明两列低频振子单元安装在天线底板上的结构示意图；
图5是本发明的多频段阵列天线的实施例1的总体结构示意图；
图6是本发明的多频段阵列天线的实施例2的总体结构示意图；
图7是本发明的多频段阵列天线的实施例3的总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线作进一步说明。
以下是本发明所述的一种超宽频双极化低频振子单元及其多频段阵列天线的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。
实施例1
图1至图3示出了一种超宽频双极化低频振子单元，包括振子2、以及分别与振子2两端连接的基座板3、辐射臂1，还有连接在振子2上馈电针4。振子2包括四片正交卡接的振子片，相邻两块振子片的叶片中央分别设置相互对应的凹槽23和凸台24，通过其卡位使得任意不相邻的两个振子片相互平行，相邻的两个振子片相互垂直，四个振子片围成一个四方形盒子形的振子2。四块振子片的顶部都设有第一凸台21、底部设有第二凸台22，振子片的内侧面覆盖有巴伦25，外侧面覆有匹配电路26。匹配电路26通过穿过振子片的馈电针4与其不相邻振子片的匹配电路面相连。
四个辐射臂1两两呈正交分布，以形成两对正交的对称辐射组合，每一个辐射臂1上均设置有一个通孔11，该通孔11与振子片顶部的第一凸台21相对应，以便辐射臂1和对应的振子片插接在一起，同时也为辐射臂1与振子片上的巴伦25电连接创造条件。优选地辐射臂1的末端向下倾，以便得到更优的辐射方向图。辐射臂1是由印刷电路板制成，其两端表面上都覆盖细铜箔13和粗铜箔12，分别等效于高频时的电感和电容，中间一段还有过孔的双面铜箔14不仅等效于高频时的电容，同时也起到加粗低频振子臂的作用。通过调节细铜箔13和粗铜箔12的线宽和线长，使其形成的LC谐振电路的谐振频率在高频范围内，从而减少低频振子对高频振子方向图的影响。
基座板3上设有与第二凸台22相匹配的凹槽31，四块振子片底部通过第二凸台22与凹槽31的匹配与基座板3插接如图2所示。基座板3采用印刷电路板制成，其上分布两个微带耦合线耦合器34，其隔离端接负载33，直通端给振子2馈电见图2所示，耦合端与异系统同极化振子(即同行同极化振子)的耦合端通过电缆相连如图4所示，通过调整线缆的长度可以有效地改善异系统之间的隔离度。基座板上还设有5个安装孔32，以便整个振子单元固定到天线的底板上，基座板3与天线地板底板邻近的面覆有铜箔，铜箔上边覆盖一层绿油，以实现基座板与底板电耦合连接。
图5示出了一种多频段阵列天线，包括金属反射板5、以及在金属反射板5上设置的至少四个如实施例1所述述的低频振子单元6，其上下两侧还线性设置有至少八个高频振子单元7。所述低频振子单元6两两并排放置，相邻行错开放置，同列等行间距成S行排布，形成两个S行排布系统；所述高频振子单元7两两并排线性放置在低频振子单元6之间，在两个同列低频振子单元6之间至少两个高频振子单元7，优选的，高频振子单元7的行间距为低频的0.5倍。同列高频振子单元属于一个系统，同列低频振子单元属于一个系统，整个天线组成四频天线。也可同列上下部高频振子单元属于不同的系统，整个天线组成六频天线。所述超宽频双极化天线单元6工作于694～960MHz频段范围，所述高频振子单元7工作于1695～2690MHz频段范围。
实施例2
图6是示出了一种多频段阵列天线，其低频振子单元相邻两行错开放置，其他结构与实施例1相同，因此不做赘述。
实施例3
图7示出了一种多频段阵列天线，其高频振子单元增加为三列，其他结构与实施例1相同，因此不做赘述。
综上所述，采用含谐振电路的振子臂消除了低频振子的存在对高频振子方向图的影响；盒子型馈电振子片能有效地提供馈电平衡，有利于改善天线波束的偏离度；带耦合器的基座板有效地提高了天线的不同系统之间的隔离度，提高了天线的整体性能；低频振子S型排列有效地降低波束宽度，以使天线小型化。
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 (10)
1.一种超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，包括振子、基座板、馈电针和辐射臂，所述振子两端分别连接基座板和辐射臂，所述馈电针设于振子上；
所述振子包括四片正交卡接的振子片，相邻的两块振子片的叶片中央分别设置有对应的凹槽和凸台，通过凸台和凹槽的卡接使任意不相邻的两个振子片相互平行；
所述辐射臂包括四个，所述四个辐射臂两两正交分布，以形成两对正交的对称辐射组合，所述辐射臂两个端部的表面都覆盖有相互串联的细铜箔和粗铜箔，所述细铜箔和粗铜箔分别等效于高频时的电感和电容，所述辐射臂中间一段还设有带过孔的双面铜箔。
2.根据权利要求1所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述四片振子片的顶部都设有第一凸台，底部设有第二凸台，振子片的内侧面覆盖有巴伦，外侧面覆盖有匹配电路，所述匹配电路通过穿过振子片的馈电针与其不相邻的匹配电路连接。
3.根据权利要求1所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述每个辐射臂上均设有一个通孔，所述通孔与振子片顶部的第一凸台相对应，所述辐射臂的末端向下倾斜。
4.根据权利要求1所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述辐射臂由印刷电路板制成。
5.根据权利要求2所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述基座板上设有与第二凸台相匹配的凹槽，所述四片振子片的底部通过第二凸台与凹槽的匹配与基座板插接。
6.根据权利要求1所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述基座板由印刷电路制成，其上分布有两个微带耦合线耦合器，其隔离端接有负载，直通端给振子馈电，耦合端用于与异系统同极化振子的耦合端通过电缆相连。
7.根据权利要求1所述的超宽频双极化低频振子单元，其特征在于，所述基座板上设有若干个用于将整个振子单元固定到天线底板上的安装孔，基座板与天线底板临近的面覆有铜箔，铜箔上覆盖有一层绿油。
8.一种多频段阵列天线，其特征在于，包括至少四个如权利要求1-7任意一项所述的超宽频双极化低频振子单元，所述超宽频双极化低频振子单元设置于一金属反射板上，所述金属反射板上还线性设有高频振子单元；
所述超宽频双极化低频振子单元两两并排放置，相邻行错开放置，同列等行间距成S型分布；
所述高频振子单元两两并排线性放置在超宽频双极化低频振子单元之间，在两个同列超宽频双极化低频振子单元之间至少两个高频振子单元。
9.根据权利要求8所述的多频段阵列天线，其特征在于，所述高频振子单元间的行间距为超宽频双极化低频振子单元的0.5倍。
10.根据权利要求8所述的多频段阵列天线，其特征在于，所述超宽频双极化低频振子单元工作于694～960MHz频段范围，所述高频振子单元工作于1695～2690MHz频段范围。
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