CN107086373B - 一种双频双极化宽频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双频双极化宽频天线，包括反射板、菱形低频振子和碗形高频振子；反射板的反射面两侧向上折弯形成垂直向上的侧部反射壁，反射板的反射面上设置有若干辐射单元，该辐射单元包括五个沿反射板长轴方向等距分布的菱形低频振子，以及在五个菱形低频振子的两侧分别设有十个沿反射板长轴方向等距分布的碗形高频振子，即每个菱形低频振子的四角对称分布有碗形高频振子。本发明的优点在于：本发明通过高频振子和低频振子相结合组成双频天线，并通过对低频振子和高频振子的结构改进和合理的尺寸相结合改善天线的性能，使其构成一个高性能的双频双极化宽频天线，具有覆盖频段广、干扰小等优点，尤其适用于790～960MHZ的频率范围。

Description

一种双频双极化宽频天线
技术领域
本发明属于天线设备技术领域，特别涉及一种双频双极化宽频天线。
背景技术
作为电磁波的收发装置，移动通信技术中信号的传输覆盖离不开基站天线，双极化移动基站天线是每一个基站不可缺少的组成部分，它的性能直接影响通讯的质量；而辐射单元作为双极化移动基站天线的基本组成部分，是影响双极化移动基站天线性能的关键组件。
天线由于其特殊性，各部件尺寸对于天线的各项性能指标有着重要的影响；因此在已知天线结构的基础上对天线的结构、尺寸进行优化，以便获得更好的性能参数是目前通讯行业的研究课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构合理、性能优异的双频双极化宽频天线。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种双频双极化宽频天线，其创新点在于：包括反射板、菱形低频振子和碗形高频振子；
反射板包括第一反射板以及平行设置于第一反射板两侧的第二反射板，且第二反射板低于第一反射板15mm设置，第一反射板的宽度为180mm，第二反射板的宽度为102mm；在第二反射板的反射面外侧向上折弯形成垂直向上的侧部反射壁，反射壁的高度为35mm；
第一反射板的反射面上设置有五个沿第一反射板长轴方向等距分布的菱形低频振子，且相邻菱形低频振子间距具体为280mm；第一反射板两侧的第二反射板上分别设有十个沿第二反射板长轴方向等距分布的碗形高频振子，相邻碗形高频振子的间距为140mm，即每个菱形低频振子的四角对称分布有碗形高频振子；
所述菱形低频振子，包括一底座，底座上朝四个方向分别延伸有一对平衡支撑臂，每个方向的一条平衡支撑臂的端部与相邻方向的一条相邻平衡支撑臂的端部对称设有一对第一辐射条；所述第一辐射条包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部的一端与平衡支撑臂的端部倾斜固定，第一辐射部的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部，第二辐射部的长度为27.04mm，宽度为3.2mm，且相邻两第一辐射部之间的夹角为90°，以平衡支撑臂为中心线，两相对设置的第二辐射部之间的距离为123mm；
在每对第一辐射条的第二辐射部之间设有一第二辐射条，使每对第一辐射条之间形成一内封闭式结构和外开口式结构，且所述第二辐射条为弧形结构；以两第二辐射部延伸相交点为圆心，弧形第二辐射条的内弧所在圆的半径为24.8mm，弧形第二辐射条的外弧所在圆的半径为28mm，且第一辐射条和第二辐射条的厚度均为6mm，辐射条顶端距反射板的距离为78mm；
所述碗形高频振子，包括四个对称设置的扇形振子臂，四个扇形振子臂基部设连接环形底座，两两相互对称的扇形振子臂之间通过金属馈电座电连接构成一个极化，进而构成一个碗状结构；四个扇形振子臂形成的环形外径为58.5mm，相邻两扇形振子臂之间的距离为3.95mm；且扇形振子臂的宽度为4.03mm，厚度为3mm，扇形振子臂顶端距第二反射板的距离为37mm。
进一步地，所述每个方向上的一对平衡支撑臂之间通过U型卡座固定连接，且U型卡座由介电常数为2.25的聚四氟乙烯制成。
进一步地，所述第一反射板和第二反射板均采用厚度为2mm的6062铝板。
本发明的优点在于：
(1)本发明双频双极化宽频天线，通过高频振子和低频振子相结合组成双频天线，其中，由于菱形低频振子的每一辐射单元具有一第二辐射条和两个对称设置于所述第二辐射条两侧的第一辐射条，且第一辐射条的相邻第一辐射部之间的夹角为90°，以平衡支撑臂为中心线，两相对设置的第二辐射部之间的距离为123mm，在通过馈电线将电磁波导入所述辐射单元后，所述第一辐射条和第二辐射条可以更好地将所述电磁波辐射开，以占据更大的宽带，从而使得整个菱形低频振子的工作带宽得到了拓展；碗形高频振子，仅采用四个扇形振子臂，且扇形振子臂之间的间距很小，低频振子和高频振子结构的改进，均加固了辐射条、平衡支撑臂及扇形振子臂的结构强度，提升了振子的可靠性，使振子的电性能一致性和稳定性得到提升；并通过对低频振子和高频振子合理的尺寸相结合改善天线的性能，使其构成一个高性能的双频双极化宽频天线，具有覆盖频段广、干扰小等优点，尤其适用于690～960MHZ的低频和1710～2170MHZ的高频。
(2)本发明双频双极化宽频天线，其中，平衡支撑臂之间通过U型卡座固定连接，且U型结构卡座选用介电常数为2.25的聚四氟乙烯，其作用是调节振子单元的回波损耗，扩展其工作带宽，调节极化隔离。
(3)本发明双频双极化宽频天线，其中，第一反射板和第二反射板均采用厚度为2mm的6062铝板，6062铝板属Al-Mg-Si系合金，中等强度，具有良好的塑性和优良的耐蚀性，因而使得双频双极化宽频天线具有很高的抗蚀性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中双频双极化宽频天线结构示意图。
图2是本发明中双频双极化宽频天线正视图。
图3是本发明中双频双极化宽频天线俯视图。
图4是本发明中双频双极化宽频天线侧视图。
图5是本发明中菱形低频振子结构示意图。
图6是本发明中菱形低频振子俯视图。
图7是本发明中碗形高频振子结构示意图。
图8是本发明中碗形高频振子俯视图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例双极化宽频天线，如图1～4所示，包括反射板1、菱形低频振子2和碗形高频振子3，
反射板包括第一反射板11以及平行设置于第一反射板11两侧的第二反射板12，且第二反射板12低于第一反射板11的15mm设置，第一反射板11的宽度为180mm，第二反射板12的宽度为102mm；在第二反射板12的反射面外侧向上折弯形成垂直向上的侧部反射壁13，反射壁13的高度为35mm；
第一反射板11的反射面上设置有五个沿第一反射板长轴方向等距分布的菱形低频振子2，且相邻菱形低频振子2间距具体为280mm；第一反射板11两侧的第二反射板12上分别设有十个沿第二反射板12长轴方向等距分布的碗形高频振子3，相邻碗形高频振子3的间距为140mm，即每个菱形低频振子2的四角对称分布有碗形高频振子3。
为了提高双频双极化宽频天线的抗蚀性，第一反射板11和第二反射板12均采用厚度为2mm的6062铝板，6062铝板属Al-Mg-Si系合金，中等强度，具有良好的塑性和优良的耐蚀性。
菱形低频振子2的结构为：如图5和6所示，包括一底座21，底座21上朝四个方向分别延伸有一对平衡支撑臂22，每个方向的一条平衡支撑臂221的端部与相邻方向的一条相邻平衡支撑臂222的端部对称设有一对第一辐射条23；第一辐射条23包括第一辐射部231和第二辐射部232，第一辐射部231的一端与平衡支撑臂的端部倾斜固定，第一辐射部231的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部232，第二辐射部232的长度为27.04mm，宽度为3.2mm，且相邻两第一辐射部231之间的夹角为90°，以平衡支撑臂22为中心线，两相对设置的第二辐射部232之间的距离为123mm。
在每对第一辐射条23的第二辐射部232之间设有一第二辐射条24，使每对第一辐射条23之间形成一内封闭式结构和外开口式结构，且第二辐射条24为弧形结构；以两第二辐射部232延伸相交点为圆心，弧形第二辐射条的内弧所在圆的半径为24.8mm，弧形第二辐射条的外弧所在圆的半径为28mm，且第一辐射条23和第二辐射条24的厚度均为6mm，辐射条顶端距反射板1的距离为78mm。
为了调节振子单元的回波损耗，扩展其工作带宽，调节极化隔离，将每对平衡支撑臂22通过U型卡座25固定连接，且该U型卡座25由介电常数为2.25的聚四氟乙烯制成。
碗形高频振子3的结构为：如图7和8所示，包括四个对称设置的扇形振子臂31，四个扇形振子臂31基部设连接环形底座32，两两相互对称的扇形振子臂31之间通过金属馈电座33电连接构成一个极化，进而构成一个碗状结构；四个扇形振子臂31形成的环形外径为58.5mm，相邻两扇形振子臂31之间的距离为3.95mm；且扇形振子臂31的宽度为4.03mm，厚度为3mm，扇形振子臂31顶端距第二反射板12的距离为37mm。
本发明的双频双极化宽频天线具体测试如下表：
菱形低频振子的单元波束辐射性能测试参数
单元波束下倾：0C
Figure SMS_1
Figure SMS_2
单元波束下倾：10C
Figure SMS_3
Figure SMS_4
单元波束下倾：5C
Figure SMS_5
Figure SMS_6
Figure SMS_7
测试数据参数统计表格：
Figure SMS_8
Figure SMS_9
碗形高频振子的单元波束辐射性能测试参数
单元波束下倾：0C
Figure SMS_10
Figure SMS_11
Figure SMS_12
单元波束下倾：10C
Figure SMS_13
Figure SMS_14
Figure SMS_15
单元波束下倾：5C
Figure SMS_16
Figure SMS_17
Figure SMS_18
测试数据参数统计表格：
Figure SMS_19
Figure SMS_20
结论：本发明双频双极化宽频天线的低频和高频测试完全满足标准要求，且性能优异，具有覆盖频段广、干扰小等优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种双频双极化宽频天线，其特征在于：包括反射板、菱形低频振子和碗形高频振子；
反射板包括第一反射板以及平行设置于第一反射板两侧的第二反射板，且第二反射板低于第一反射板15mm设置，第一反射板的宽度为180mm，第二反射板的宽度为102mm；在第二反射板的反射面外侧向上折弯形成垂直向上的侧部反射壁，反射壁的高度为35mm；
第一反射板的反射面上设置有五个沿第一反射板长轴方向等距分布的菱形低频振子，且相邻菱形低频振子间距具体为280mm；第一反射板两侧的第二反射板上分别设有十个沿第二反射板长轴方向等距分布的碗形高频振子，相邻碗形高频振子的间距为140mm，即每个菱形低频振子的四角对称分布有碗形高频振子；
所述菱形低频振子，包括一底座，底座上朝平行于反射板且两两垂直的四个方向分别延伸有一对平衡支撑臂，每个方向的一条平衡支撑臂的端部与相邻方向的一条相邻平衡支撑臂的端部对称设有一对第一辐射条；所述第一辐射条包括第一辐射部和第二辐射部，第一辐射部的一端与平衡支撑臂的端部倾斜固定，第一辐射部的另一端弯折延伸形成所述第二辐射部，第二辐射部的长度为27.04mm，宽度为3.2mm，且相邻两第一辐射部之间的夹角为90°，以平衡支撑臂为中心线，两相对设置的第二辐射部之间的距离为123mm；
在每对第一辐射条的第二辐射部之间设有一第二辐射条，第二辐射条与该对第一辐射条的中部相连接，使每对第一辐射条之间形成一内封闭式结构和外开口式结构，且所述第二辐射条为弧形结构；以两第二辐射部延伸相交点为圆心，弧形第二辐射条的内弧所在圆的半径为24.8mm，弧形第二辐射条的外弧所在圆的半径为28mm，且第一辐射条和第二辐射条的厚度均为6mm，辐射条顶端距反射板的距离为78mm；
所述碗形高频振子，包括四个对称设置的扇形振子臂，四个扇形振子臂基部设连接环形底座，相对于环形底座的中轴呈现两两中心对称的扇形振子臂之间通过金属馈电座电连接构成一个极化，进而构成一个碗状结构；四个扇形振子臂形成的环形外径为58.5mm，相邻两扇形振子臂之间的距离为3.95mm；且扇形振子臂的宽度为4.03mm，厚度为3mm，扇形振子臂顶端距第二反射板的距离为37mm。
2.根据权利要求1所述的双频双极化宽频天线，其特征在于：所述每个方向上的一对平衡支撑臂之间通过U型卡座固定连接，且U型卡座由介电常数为2.25的聚四氟乙烯制成。
3.根据权利要求1所述的双频双极化宽频天线，其特征在于：所述第一反射板和第二反射板均采用厚度为2mm的6062铝板。
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