CN107994322A - 超宽频带双极化辐射单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超宽频带双极化辐射单元。包括巴伦结构、辐射臂组件、两个馈电件、塑料支撑件和寄生辐射片，巴伦结构安装在单元的底部，辐射臂组件安装在巴伦结构的顶端，寄生辐射片通过塑料支撑件安装在辐射臂组件上方，两个馈电件插装在巴伦结构中并且顶端与塑料支撑件连接。本发明所述辐射单元采用了特有的加载结构和寄生辐射片，具有阻抗带宽宽和3dB功率瓣宽稳定，增益高，极化隔离度好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及一种应用于多个制式共存的超宽带双极化基站天线的辐射单元。
背景技术
随着移动通信制式的不断增多，无线网络使用的频段范围也越来越广。但与之对应的天面资源却更加紧张，采用多个不同制式的分立天线变得不合时宜，不仅与周边环境不能和谐统一，而且对塔桅的承重要求非常严格。超宽带天线能够很好的解决二者之间的矛盾，尤其随着4G网络的广泛商用，天线的宽带化需求非常普遍，市场上的天线产品也是以宽带天线为主流产品。超宽带基站天线的基础是采用具有良好电气性能的宽频辐射单元，不仅要有宽的阻抗带宽，即在1710MHz-2690MHz超频带范围内具有良好的驻波特性，而且要有高的辐射特性带宽，即在满足要求的宽带范围内，半功率波束宽度，增益及交叉极化特性都要好。此外，辐射单元的小型化也越来越重要，它不仅降低了天线的成本和重量，还可以大大缩小基站天线的体积，减小迎风面的大小。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提高了一种超宽频带双极化辐射单元，其具有良好的宽带电路特性和辐射特性，能够很好的应用于宽带基站天线中。与常规宽带辐射单元相比，本发明可以将尺寸减小5％-10％左右。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括巴伦结构、辐射臂组件、两个馈电件、塑料支撑件和寄生辐射片，巴伦结构安装在单元的底部，辐射臂组件安装在巴伦结构的顶端，寄生辐射片通过塑料支撑件安装在辐射臂组件上方，两个馈电件插装在巴伦结构中并且顶端与塑料支撑件连接。
所述的巴伦结构主要由四个柱状部分构成，四个柱状部分底部固定连接在一起，四个柱状部分除了底部以外相分离，使得相邻两个柱状部分均具有间隙，每个柱状部分开有竖直的中心通孔。
所述的两个馈电件均呈U形，两个馈电件的U形中间部相垂直正交布置，两个馈电件的U形两端均插入巴伦结构中四个柱状部分的四个中心通孔中，一个馈电件的U形两端插装入其中两个对角布置的中心通孔中，另一个馈电件的U形两端插装入另外两个对角布置的中心通孔中。
所述的辐射臂组件包括四个辐射臂，四个辐射臂呈“田”字形阵列布置，巴伦结构的四个柱状部分的顶端分别与各自的一个辐射臂固定连接，每个柱状部分的顶端均连接到各自对应的辐射臂上靠近“田”字形中心的边缘部分。
所述辐射臂组件中的四个辐射臂组成两个相互正交的半波偶极子，每个半波偶极子包含两个对角布置的辐射臂，相邻两个辐射臂的邻接边沿之间存在间隙，且间隙宽度由单元中心向外逐渐变大。
每个辐射臂的底面均设有两个呈L形的分支加载结构，每个分支加载结构包括第一分支和第二分支，第一分支和辐射臂的底面垂直，第二分支和辐射臂的底面平行，第一分支连接在第二分支和辐射臂的底面之间，第二分支的长度大于第一分支的长度；同一辐射臂上两个分支加载结构均布置在辐射臂外围边缘的上，并且对称布置在辐射臂的两侧，两个分支加载结构的两个第二分支沿均朝向辐射臂中间延伸。
所述塑料支撑件四角均安装有弹脚，每个辐射臂靠近单元中心的边缘设有一圆孔，四个弹脚底端分别固定于四个辐射臂上的圆孔内，使得塑料支撑件底部连接到四个辐射臂。
所述的寄生辐射片为方环形，方环形的四个角均设有向中心延伸的内臂，内臂的末端上开有圆形孔，四个弹脚顶端分别固定于四个内臂的圆形孔内，使得寄生辐射片连接到塑料支撑件顶部。
每个辐射臂设有三个镂空结构，其中两个镂空结构对称布置在辐射臂上靠近两侧相邻辐射臂的边缘处，另一个镂空结构布置在辐射臂上位于两侧相邻辐射臂之间的边缘处。
所述的镂空结构为多边形的镂空槽。
所述的塑料支撑件底面设有用于连接馈电件的卡扣结构，卡扣结构包括一对卡扣槽和另一对卡扣槽，每对卡扣槽包括两个对角布置的卡扣槽，两个馈电件的U形中间部分别嵌装在两对卡扣槽中。
所述寄生辐射片为金属件，大大改善阻抗带宽和半功率波束宽度。
本发明的有益效果是：
本发明由于在每个辐射臂的底面均设有两个呈L形的分支加载结构，提高了本发明的辐射单元的阻抗带宽。
本发明在辐射臂组件上方布置了寄生辐射片，通过调整该辐射片与辐射臂的高度差及寄生辐射片本身的形状和大小可以改善本发明辐射单元的阻抗带宽和3dB功率瓣宽的稳定性，并且通过寄生辐射片改善本发明辐射单元的极化隔离度。
本发明的巴伦结构、辐射臂组件一体压铸成型，结构简单，电气性能稳定；由于特有的加载结构和寄生辐射片的设计，在保证电气性能的前提下，有效减小了辐射单元尺寸，与常规超宽频双极化辐射单元相比，尺寸减小了5％-10％左右。小型化的设计降低了生产成本，减小了天线重量和迎风面，也利于天线产品的外观美化。
本发明的辐射单元采用了特有的加载结构和寄生辐射片，具有阻抗带宽宽和3dB功率瓣宽稳定，增益高，极化隔离度好的特点。
本发明具有良好的宽带电路特性和辐射特性，能够很好的应用于宽带基站天线中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的分解示意图。
图3是本发明实施例的结构示意图。
图4是本发明实施例的顶视图。
图5是本发明实施例中塑料支撑件从上往下的示意图。
图6是本发明实施例中塑料支撑件从下往上的示意图。
图7是本发明辐射单元的驻波比和极化隔离度测试结果图。
图8是本发明辐射单元的驻波比和极化隔离度测试结果图。
图中：寄生辐射片1，第一半波偶极子2，第一辐射臂201，第二辐射臂202，馈电件3、4，塑料支撑件5，巴伦结构6，分支加载结构10，第一分支加载结构1001，第二分支加载结构1002，镂空结构7、8、9，第二半波偶极子13，第三辐射臂1301，第四辐射臂1302，内臂14，卡扣槽15、16、17、18，弹脚19、20、21、22。
具体实施方式
下面结合附图对本实施例作详细的说明：
如图1所示，本发明具体实施包括巴伦结构6、辐射臂组件、两个馈电件3和4、塑料支撑件5和寄生辐射片1，巴伦结构6安装在单元的底部，辐射臂组件安装在巴伦结构6的顶端，寄生辐射片1通过塑料支撑件5安装在辐射臂组件上方，两个馈电件3和4插装在巴伦结构6中并且顶端与塑料支撑件5连接。
如图3所示，巴伦结构6主要由四个柱状部分构成，四个柱状部分竖直平行布置，四个柱状部分底部固定连接在一起，四个柱状部分除了底部以外相分离，使得相邻两个柱状部分均具有间隙，每个柱状部分开有竖直的中心通孔，中心通孔用于插装U形的馈电件的端部。
如图2所示，两个馈电件3和4均呈U形，两个馈电件3和4的U形中间部相垂直正交布置，且两个馈电件3和4的U形中间部布置高度错位，即使得两个馈电件3和4的U形中间部并非布置在同一平面上，两个馈电件3和4的U形两端均插入巴伦结构6中四个柱状部分的四个中心通孔中，一个馈电件3的U形两端插装入其中两个对角布置的中心通孔中，另一个馈电件4的U形两端插装入另外两个对角布置的中心通孔中。
如图1和图2所示，辐射臂组件包括四个辐射臂，辐射臂实际为一块平板，四个辐射臂呈“田”字形阵列布置，巴伦结构6的四个柱状部分的顶端分别与各自的一个辐射臂固定连接，每个柱状部分的顶端均连接到各自对应的辐射臂上靠近“田”字形中心的边缘部分，“田”字形中心即为单元中心，柱状部分为辐射臂提供支撑作用，还起到同轴线和偶极子单元间平衡---不平衡的转换作用。
辐射臂组件中的四个辐射臂201、202、1301、1302组成两个相互正交的半波偶极子2、13，每个半波偶极子包含两个对角布置的辐射臂，相邻两个辐射臂的邻接边沿之间存在间隙，且间隙宽度由单元中心向外逐渐变大。
具体实施中如图1所示，四个辐射臂201、202、1301、1302分别为第一辐射臂201、第二辐射臂202、第三辐射臂1301和第四辐射臂1302，第一辐射臂201和第二辐射臂202对称布置在其中一个对角方向而组成一个半波偶极子，第三辐射臂1301和第四辐射臂1302对称布置在另一个对角方向而组成另外一个半波偶极子，两个半波偶极子单元相互正交，连接于巴伦结构6的上端。
每个辐射臂设有三个镂空结构7、8、9，其中两个镂空结构7、9对称布置在辐射臂上靠近两侧相邻辐射臂的边缘处，另一个镂空结构8布置在辐射臂上位于两侧相邻辐射臂之间的边缘处。三个镂空结构7、8、9分别为第一镂空结构7、第二镂空结构8和第三镂空结构9，第一镂空结构7和第三镂空结构9对称布置在辐射臂上靠近两侧相邻辐射臂的边缘处，第二镂空结构8布置在第一镂空结构7和第三镂空结构9之间的辐射臂边缘处。
如图3所示，每个辐射臂的底面均设有两个呈L形的分支加载结构10，每个分支加载结构10包括第一分支1001和第二分支1002，第一分支1001和辐射臂的底面垂直，第二分支1002和辐射臂的底面平行，第一分支1001连接在第二分支1002和辐射臂的底面之间，第二分支1002的长度大于第一分支1001的长度；同一辐射臂上两个分支加载结构10均布置在辐射臂外围边缘的上，并且对称布置在辐射臂的两侧，两个分支加载结构10的两个第二分支1002沿均朝向辐射臂中间延伸。
如图6所示，塑料支撑件5四角均安装有弹脚19、20、21、22，每个辐射臂靠近单元中心的边缘设有一圆孔，四个弹脚19、20、21、22底端分别固定于四个辐射臂上的圆孔内，使得塑料支撑件5底部连接到四个辐射臂；同时向内收敛的呈“田”字型部分起到固定馈电件的作用，塑料支撑件通过一体化设计将馈电件和寄生辐射片的固定合二为一。
如图5所示，塑料支撑件5底面设有用于连接馈电件3、4的卡扣结构，卡扣结构包括一对卡扣槽15、18和另一对卡扣槽16、17，每对卡扣槽包括两个对角布置的卡扣槽，两个馈电件3、4的U形中间部分别嵌装在两对卡扣槽中。具体实施中，卡扣槽15、18用于第一馈电件3的固定，卡扣槽16、17用于第二馈电件4的固定。
寄生辐射片1为方环形，方环形的四个角均设有向中心延伸的内臂14，内臂14的外端连接到方环形的四个角，内臂14的内端作为末端上开有圆形孔，四个弹脚19、20、21、22顶端分别固定于四个内臂14的圆形孔内，使得寄生辐射片1连接到塑料支撑件5顶部，完成寄生辐射片固定。
本发明辐射单元的驻波比和极化隔离度测试结果如图7和图8所示，可以看出，在1710MHz-2690MHz宽频带内，驻波比在1.4以下，极化隔离度在-29dB以下，满足宽频带的设计要求。
Claims (5)
1.一种超宽频带双极化辐射单元，其特征在于：包括巴伦结构(6)、辐射臂组件、两个馈电件(3、4)、塑料支撑件(5)和寄生辐射片(1)，巴伦结构(6)安装在单元的底部，辐射臂组件安装在巴伦结构(6)的顶端，寄生辐射片(1)通过塑料支撑件(5)安装在辐射臂组件上方，两个馈电件(3、4)插装在巴伦结构(6)中并且顶端与塑料支撑件(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种超宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述的巴伦结构(6)主要由四个柱状部分构成，四个柱状部分底部固定连接在一起，四个柱状部分除了底部以外相分离，使得相邻两个柱状部分均具有间隙，每个柱状部分开有竖直的中心通孔；
所述的两个馈电件(3、4)均呈U形，两个馈电件(3、4)的U形中间部相垂直正交布置，两个馈电件(3、4)的U形两端均插入巴伦结构(6)中四个柱状部分的四个中心通孔中，一个馈电件(3)的U形两端插装入其中两个对角布置的中心通孔中，另一个馈电件(4)的U形两端插装入另外两个对角布置的中心通孔中；
所述的辐射臂组件包括四个辐射臂，四个辐射臂呈“田”字形阵列布置，巴伦结构(6)的四个柱状部分的顶端分别与各自的一个辐射臂固定连接，每个柱状部分的顶端均连接到各自对应的辐射臂上靠近“田”字形中心的边缘部分；
所述辐射臂组件中的四个辐射臂(201、202、1301、1302)组成两个相互正交的半波偶极子(2、13)，每个半波偶极子包含两个对角布置的辐射臂，相邻两个辐射臂的邻接边沿之间存在间隙，且间隙宽度由单元中心向外逐渐变大；
每个辐射臂的底面均设有两个呈L形的分支加载结构(10)，每个分支加载结构(10)包括第一分支(1001)和第二分支(1002)，第一分支(1001)和辐射臂的底面垂直，第二分支(1002)和辐射臂的底面平行，第一分支(1001)连接在第二分支(1002)和辐射臂的底面之间，第二分支(1002)的长度大于第一分支(1001)的长度；同一辐射臂上两个分支加载结构(10)均布置在辐射臂外围边缘上，并且对称布置在辐射臂的两侧，两个分支加载结构(10)的两个第二分支(1002)均沿朝向辐射臂中间延伸；
所述塑料支撑件(5)四角均安装有弹脚(19、20、21、22)，每个辐射臂靠近单元中心的边缘设有一圆孔，四个弹脚(19、20、21、22)底端分别固定于四个辐射臂上的圆孔内，使得塑料支撑件(5)底部连接到四个辐射臂；
所述的寄生辐射片(1)为方环形，方环形的四个角均设有向中心延伸的内臂(14)，内臂(14)的末端上开有圆形孔，四个弹脚(19、20、21、22)顶端分别固定于四个内臂(14)的圆形孔内，使得寄生辐射片(1)连接到塑料支撑件(5)顶部。
3.根据权利要求2所述的一种超宽频带双极化辐射单元，其特征在于：每个辐射臂设有三个镂空结构(7、8、9)，其中两个镂空结构(7、9)对称布置在辐射臂上靠近两侧相邻辐射臂的边缘处，另一个镂空结构(8)布置在辐射臂上位于两侧相邻辐射臂之间的边缘处。
4.根据权利要求2所述的一种超宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述的塑料支撑件(5)底面设有用于连接馈电件(3、4)的卡扣结构，卡扣结构包括一对卡扣槽(15、18)和另一对卡扣槽(16、17)，每对卡扣槽包括两个对角布置的卡扣槽，两个馈电件(3、4)的U形中间部分别嵌装在两对卡扣槽中。
5.根据权利要求1所述的一种超宽频带双极化辐射单元，其特征在于：所述寄生辐射片(1)为金属件。
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Legal Events
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Address after: Room 101, Unit 1, Building 38, No. 1218 Wenyi West Road, Cangqian Street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311121 Patentee after: Hangzhou Ruida Zhigan Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 101, Unit 1, Building 38, No. 1218 Wenyi West Road, Cangqian Street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311121 Patentee before: HANGZHOU RUIDA AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
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