CN110401015A - 一种超宽带小口径双极化交叉单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超宽带小口径双极化交叉单元，本发明在两个辐射臂之间设置有一字型枝节Ⅰ并在U型槽内对称设置有一对一字型枝节Ⅱ，使得电流在辐射臂上的电流路径加长，即等效于辐射臂加长，从而能够扩展U型辐射振子的有效带宽，从而能够有效增长电流在辐射臂上流经的路径，缩小振子口径；同时，本发明在与U型辐射振子的水平方向呈45°夹角处设置了一字型支节，并沿轴向方向延伸为长方体支节构成了耦合电容，与空心金属圆柱支节构成的电感使得U型辐射振子具有多个谐振模式，从而使双极化天线获得较宽的带宽；本发明所提出的超宽带双极化天线振子，可以在满足阻抗带宽的前提下，减小天线尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线领域，具体涉及一种超宽带小口径双极化交叉单元。
背景技术
随着移动通信技术的发展，通信基站对双极化天线单元的指标，特别是增益、带宽特性、半功率角随频率的波动特性等方面，提出了越来越高的要求。
现有双极化天线单元，主要包括：两组两极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元包括：一对巴伦和设置于该一对巴伦上的一对 U型辐射臂；且一对U型辐射臂呈中心对称设置。上述双极化天线单元中的U型辐射臂可通过调节两个辐射臂之间的间距，来灵活调节天线的主瓣半功率角达到调节波束宽度目的，而使得双极化天 线单元在相同半功率角下，具有更高的方向性。但是，由于天线的电尺寸与天线的波长成正比关系，故而现有低频振子始终存在尺寸大、增益低等技术难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种小口径、结构简单、宽带宽、一致性较好的超宽带小口径双极化交叉单元。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超宽带小口径双极化交叉单元，包括：两组双极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元均包括一对巴伦和一对分别设置于各巴伦上的U型辐射振子，所述的一对U型辐射振子呈中心对称设置，所述U型辐射振子还包括：
一对水平方向弯折枝节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的首端的外侧，且其中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为锐角，水平方向弯折枝节的自由端沿轴向方向向下延伸并形成长方体支节；
一对金属圆柱支节，分别设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂的末端且与所述U型辐射振子末端垂直并沿轴向方向向下延伸，其中定义U型辐射振子中辐射臂延伸的方向为水平方向，与U型辐射振子延伸的方向垂直的方向为轴向方向；
一字型枝节Ⅰ，设置于所述U型辐射振子的两个辐射臂之间；
一对一字型枝节Ⅱ，所述U型辐射振子的端面上设置有贯穿U型辐射振子端面的U型槽，一对一字型枝节Ⅱ对称设置在U型槽的两端。
进一步的，所述的一对一字型枝节Ⅱ与一字型枝节Ⅰ三者间平行设置。
进一步的，所述金属圆柱支节的内部为中空结构。
进一步的，所述水平方向弯折枝节与长方体支节一体式设置且长方体支节的纵截面为矩形。
进一步的，所述的一对水平方向弯折枝节与所述U型辐射振子的首端三者一体式设置，且水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为0-45°。
进一步的，所述水平方向弯折枝节的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。
进一步的，所述U型辐射振子远离所述巴伦的一端的端面向内凹陷，形成4个馈电平台；其中个相邻的馈电平台上均开设有用于馈线穿入的孔槽。
进一步的，所述的 4个馈电平台单个或成对之间存在高度差。
进一步的，其中一对巴伦的底部设置有底座，底座远离巴伦的一端的端面上一体设置有连接孔和若干个凸起。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提出的超宽带小口径双极化交叉单元，可以在满足阻抗带宽的前提下，减小天线尺寸，本发明的有益效果具体如下：
1、本发明在两个辐射臂之间设置有一字型枝节Ⅰ并在U型槽内对称设置有一对一字型枝节Ⅱ，使得电流在辐射臂上的电流路径加长，即等效于辐射臂加长，从而能够扩展U型辐射振子的有效带宽，从而能够有效增长电流在辐射臂上流经的路径，缩小振子口径；
2、U型辐射振子的两个辐射臂末端设有沿轴向方向设置的金属圆柱支节，延长了辐射臂的长度，进一步拓展了辐射单元的带宽，而又不占用水平方向的空间，进一步实现辐射单元小口径的目标；
3、在与U型辐射振子的水平方向呈45°夹角处设置了一字型支节，并沿轴向方向延伸为长方体支节构成了耦合电容，与中空的金属圆柱支节构成的电感使得U型辐射振子具有多个谐振模式，从而使双极化天线获得较宽的带宽；
4、在U型辐射振子的两个辐射臂上开设U型槽，通过改变U型槽的大小和长度，可以有效调节辐射单元的阻抗，使之圆图更加收敛。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是两对U型辐射振子的结构示意图；
图中标记：1、巴伦，2、U型辐射振子，3、水平方向弯折枝节，4、长方体支节，5、金属圆柱支节，6、一字型枝节Ⅰ，7、一字型枝节Ⅱ，8、U型槽，9、馈电平台，10、孔槽，11、底座，12、连接孔，13、凸起。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，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作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。
首先，定义U型辐射振子2中辐射臂延伸的方向为水平方向，与U型辐射振子2延伸的方向垂直的方向为轴向方向；
如图1和图2所示，一种超宽带小口径双极化交叉单元，包括：两组双极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元包括一对巴伦1和一对分别设置于各巴伦1上的U型辐射振子2，所述的一对U型辐射振子2呈中心对称设置，所述U型辐射振子2还包括：
一对水平方向弯折枝节3，分别设置于所述U型辐射振子2的两个辐射臂的首端的外侧，且其中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为锐角，水平方向弯折枝节3的自由端沿轴向方向向下延伸并形成长方体支节4，两个长方体支节4之间构成了耦合电容，长方体支节4与金属圆柱支节5构成的电感使得U型辐射振子具有多个谐振模式，从而使双极化天线获得较宽的带宽。
一对金属圆柱支节5，分别设置于所述U型辐射振子2的两个辐射臂的末端且与所述U型辐射振子2末端垂直并沿轴向方向向下延伸；
一字型枝节Ⅰ6，设置于所述U型辐射振子2的两个辐射臂之间，用于连接两个辐射臂；
一对一字型枝节Ⅱ7，所述U型辐射振子2的端面上设置有贯穿U型辐射振子2端面的U型槽8，一对一字型枝节Ⅱ7对称设置在U型槽8的两端，一字型枝节Ⅱ7的两端均与辐射臂的内壁相连。一字型枝节Ⅰ6与一对一字型枝节Ⅱ7使得电流在辐射臂上的电流路径加长，即等效于辐射臂加长，从而能够扩展U型辐射振子的有效带宽。而且，通过改变U型槽8的大小与长度，可以有效调节辐射单元的阻抗，使之圆图更加收敛。
进一步优化本方案，所述的一对一字型枝节Ⅱ7与一字型枝节Ⅰ6三者间平行设置。
进一步优化本方案，所述金属圆柱支节5的内部为中空结构，金属圆柱支节5的设置延长了辐射臂的长度，进一步拓展了辐射单元的带宽，而又不占用水平方向的空间，实现辐射单元小口径的目标。
进一步优化本方案，所述水平方向弯折枝节3与长方体支节4一体式设置且长方体支节4的纵截面为矩形。
进一步优化本方案，所述的一对水平方向弯折枝节3与所述U型辐射振子2的首端三者一体式设置，且水平方向弯折枝节3的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。
进一步优化本方案，所述U型辐射振子2远离所述巴伦1的一端的端面向内凹陷，形成4个馈电平台9；其中2个相邻的馈电平台9上均开设有用于馈线穿入的孔槽10。
进一步优化本方案，所述的 4个馈电平台9单个或成对之间存在高度差。
进一步优化本方案，其中一对巴伦1的底部设置有底座11，底座11远离巴伦1的一端的端面上一体设置有连接孔12和若干个凸起13，连接孔12和若干个凸起13用于将本发明安装在金属反射板上，具体安装方法如下：将螺丝拧进连接孔来将本发明固定于反射板上，两对巴伦1中设置有两个较长的巴伦，其直接穿过反射板，若干个凸起13也直接穿过反射板，从而使得本发明固定牢靠，本发明在组阵时，阵列优势明显，在相同反射板宽度的情况下，采用小口径振子，降低振子间的相互影响，提高了阵列的整体性能。
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 (9)
1.一种超宽带小口径双极化交叉单元，包括：两组双极化正交的偶极子辐射单元，其中，每组偶极子辐射单元均包括一对巴伦（1）和一对分别设置于各巴伦（1）上的U型辐射振子（2），所述的一对U型辐射振子（2）呈中心对称设置，其特征在于，所述U型辐射振子（2）还包括：
一对水平方向弯折枝节（3），分别设置于所述U型辐射振子（2）的两个辐射臂的首端的外侧，且其中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为锐角，水平方向弯折枝节（3）的自由端沿轴向方向向下延伸并形成长方体支节（4）；
一对金属圆柱支节（5），分别设置于所述U型辐射振子（2）的两个辐射臂的末端且与所述U型辐射振子（2）末端垂直并沿轴向方向向下延伸，其中定义U型辐射振子（2）中辐射臂延伸的方向为水平方向，与U型辐射振子（2）延伸的方向垂直的方向为轴向方向；
一字型枝节Ⅰ（6），设置于所述U型辐射振子（2）的两个辐射臂之间；
一对一字型枝节Ⅱ（7），所述U型辐射振子（2）的端面上设置有贯穿U型辐射振子（2）端面的U型槽（8），一对一字型枝节Ⅱ（7）对称设置在U型槽（8）的两端。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述的一对一字型枝节Ⅱ（7）与一字型枝节Ⅰ（6）三者间平行设置。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述金属圆柱支节（5）的内部为中空结构。
4.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述水平方向弯折枝节（3）与长方体支节（4）一体式设置且长方体支节（4）的纵截面为矩形。
5.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述的一对水平方向弯折枝节（3）与所述U型辐射振子（2）的首端三者一体式设置，且水平方向弯折枝节（3）的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为0-45°。
6.根据权利要求5所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述水平方向弯折枝节（3）的中心线与所述辐射臂在水平方向的中心线之间的夹角为45°。
7.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述U型辐射振子（2）远离所述巴伦（1）的一端的端面向内凹陷，形成4个馈电平台（9）；其中2个相邻的馈电平台（9）上均开设有用于馈线穿入的孔槽（10）。
8.根据权利要求7所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：所述的 4个馈电平台（9）单个或成对之间存在高度差。
9.根据权利要求1所述的一种超宽带小口径双极化交叉单元，其特征在于：其中一对巴伦（1）的底部设置有底座（11），底座（11）远离巴伦（1）的一端的端面上一体设置有连接孔（12）和若干个凸起（13）。
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