CN114914678A - 宽带双极化交叉偶极子天线及基站 - Google Patents

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CN114914678A CN202210511118.5A CN202210511118A CN114914678A CN 114914678 A CN114914678 A CN 114914678A CN 202210511118 A CN202210511118 A CN 202210511118A CN 114914678 A CN114914678 A CN 114914678A
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张乘峰
陆云龙
梁建华
尤阳
黄季甫
林广远
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Abstract

本申请公开了一种宽带双极化交叉偶极子天线及基站。其中，所述宽带双极化交叉偶极子天线包括：辐射单元，包括分别设置于辐射贴片基板的第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片；穿过辐射贴片基板与第一辐射贴片、第四辐射贴片连接的第一馈电巴伦组件；穿过辐射贴片基板与第二辐射贴片、第三辐射贴片连接的第二馈电巴伦组件；第一馈电巴伦组件与第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；功率分配单元，包括第一馈电网络和第二馈电网络；基板单元，包括两侧具有立壁的天线基板层和金属地层；功率分配单元设置于天线基板层的第一表面。通过结合使用具有馈电巴伦组件的辐射单元和功率分配单元，得到了具有高隔离、超宽带、易加工的天线。

Description

宽带双极化交叉偶极子天线及基站
技术领域
本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种宽带双极化交叉偶极子天线及基站。
背景技术
在现代移动通信领域中，天线作为无线微波通信的核心器件，其包络特性和可集成度对通信质量的影响越来越重要。与其他常用的微波天线相比，平面印刷交叉偶极子天线具有隔离度高、阻抗带宽宽、体积小、重量轻、制作简单、易于集成、方便共形等优点，可广泛地应用于各制式无线基站之中，显著减少通信设备的复杂度并提高通信设备的性能。基站天线是整个无线通信系统射频前端中最为关键的部件之一，基站天线的性能将影响每一位用户的语音、视频信号；为提高无线通信系统的信道容量、覆盖各个制式的频段范围，通信系统的工作带宽往往较宽，传统的微带天线及贴片天线的阻抗带宽难以满足要求，而交叉偶极子天线具有宽带、高交叉极化比、高隔离度等天然优势，采用平面印刷电路的方式加工交叉偶极子天线更能有效降低天线的复杂度及天线阵列整体的重量。
在实现现有技术的过程中，发明人发现：
目前基站天线主要存在的难点在于基站天线需要较宽的阻抗带宽及双极化天线异极化隔离度不够高；传统的微带天线或贴片天线虽然具有较为简单的结构，但其固有的阻抗带宽较窄，往往难以满足宽带基站天线的实际需求，采用金属铸件等方式加工的偶极子天线又存在重量大、加工流程复杂等缺点。
因此，需要提供一种具有高隔离、超宽带、高交叉极化比、易加工的宽带双极化交叉偶极子天线技术方案。
发明内容
本申请提供一种具有高隔离、超宽带、高交叉极化比、易加工的宽带双极化交叉偶极子天线技术方案。
本申请提供的一种宽带双极化交叉偶极子天线，包括：
辐射单元，包括辐射贴片组、辐射贴片基板、馈电巴伦组；
所述辐射贴片组包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片；
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片、所述第二辐射贴片、所述第三辐射贴片、所述第四辐射贴片分别设置于所述辐射贴片基板；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第一辐射贴片、第四辐射贴片连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第二辐射贴片、第三辐射贴片连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口和第一馈电端口组；
所述第二馈电网络包括第二输入端口和第二馈电端口组；
所述第一输入端口与所述第一馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元，包括两侧具有立壁的天线基板层和金属地层；
所述功率分配单元设置于所述天线基板层的第一表面；
所述金属地层覆盖于所述天线基板层的第二表面和所述立壁的外表面。
进一步的，所述辐射单元的数量为3，3个所述辐射单元中相邻辐射单元之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组包括第一馈电端口、第三馈电端口和第五馈电端口；
所述第二馈电端口组包括第二馈电端口、第四馈电端口和第六馈电端口；
第1个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口电连接；
第2个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口电连接；
第3个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口电连接。
进一步的，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
进一步的，所述第一馈电巴伦组件包括第一馈电巴伦、第一馈电巴伦基板、第一馈电巴伦参考地；
所述第二馈电巴伦组件包括第二馈电巴伦、第二馈电巴伦基板、第二馈电巴伦参考地；
所述第一馈电巴伦基板与所述第二馈电巴伦基板通过卡槽连接；
所述第一馈电巴伦位于所述第一馈电巴伦基板的第一表面；
所述第一馈电巴伦参考地位于所述第一馈电巴伦基板的第二表面；
所述第二馈电巴伦位于所述第二馈电巴伦基板的第一表面；
所述第二馈电巴伦参考地位于所述第二馈电巴伦基板的第二表面；
所述第一馈电巴伦馈电耦合至所述第一辐射贴片、第四辐射贴片；
所述第二馈电巴伦馈电耦合至所述第二辐射贴片、第三辐射贴片；
所述辐射贴片基板通过卡槽与所述第一馈电巴伦基板、第二馈电巴伦基板连接。
进一步的，所述第一馈电巴伦、所述第二馈电巴伦为L形或者η形金属。
进一步的，所述第一输入端口与所述第一馈电端口、所述第三馈电端口、所述第五馈电端口之间由连续的不等宽、不等长金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口、所述第四馈电端口、所述第六馈电端口之间由连续的不等宽、不等长金属带连接。
进一步的，所述金属带上设置有多级带宽匹配网络。
本申请还提供一种基站，包括宽带双极化交叉偶极子天线；
所述宽带双极化交叉偶极子天线包括：
辐射单元，包括辐射贴片组、辐射贴片基板、馈电巴伦组；
所述辐射贴片组包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片；
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片、所述第二辐射贴片、所述第三辐射贴片、所述第四辐射贴片分别设置于所述辐射贴片基板；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第一辐射贴片、第四辐射贴片连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第二辐射贴片、第三辐射贴片连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口和第一馈电端口组；
所述第二馈电网络包括第二输入端口和第二馈电端口组；
所述第一输入端口与所述第一馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元，包括两侧具有立壁的天线基板层和金属地层；
所述功率分配单元设置于所述天线基板层的第一表面；
所述金属地层覆盖于所述天线基板层的第二表面和所述立壁的外表面。
进一步的，所述辐射单元的数量为3，3个所述辐射单元中相邻辐射单元之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组包括第一馈电端口、第三馈电端口和第五馈电端口；
所述第二馈电端口组包括第二馈电端口、第四馈电端口和第六馈电端口；
第1个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口电连接；
第2个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口电连接；
第3个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口电连接。
进一步的，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
本申请提供的实施例，至少具有以下技术效果：
通过结合使用具有馈电巴伦组件的辐射单元和功率分配单元，得到的宽带双极化交叉偶极子天线具有高隔离、超宽带、高交叉极化比、易加工等特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种宽带双极化交叉偶极子天线的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种宽带双极化交叉偶极子天线的结构爆炸图；
图3为本申请实施例提供的辐射单元的结构爆炸图；
图4为本申请实施例提供的辐射单元的辐射贴片组及辐射贴片基板的俯视图；
图5为本申请实施例提供的功率分配单元的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的辐射单元的第一馈电巴伦、第一馈电巴伦基板及第一馈电巴伦参考地的示意图；
图7为本申请实施例提供的辐射单元的第二馈电巴伦、第二馈电巴伦基板及第二馈电巴伦参考地的示意图；
图8为本申请实施例提供的工作频率在1200MHz-3000MHz的天线的反射系数图；
图9为本申请实施例提供的工作频率在1200MHz-3000MHz的天线的端口隔离度图；
图10为本申请实施例提供的工作频率在1200MHz-2900MHz的天线的峰值增益曲线图。
100 宽带双极化交叉偶极子天线
11 辐射单元
111 辐射贴片组
1111 第一辐射贴片
1112 第二辐射贴片
1113 第三辐射贴片
1114 第四辐射贴片
112 辐射贴片基板
113 馈电巴伦组
1131 第一馈电巴伦
1132 第一馈电巴伦基板
1133 第一馈电巴伦参考地
1134 第二馈电巴伦
1135 第二馈电巴伦基板
1136 第二馈电巴伦参考地
12 功率分配单元
121 第一输入端口
122 第二输入端口
123 第一馈电端口组
1231 第一馈电端口
1232 第三馈电端口
1233 第五馈电端口
124 第二馈电端口组
1241 第二馈电端口
1242 第四馈电端口
1243 第六馈电端口
13 基板单元
131 天线基板层
132 金属地层
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参照图1、图2、图3、图4，本申请提供的一种宽带双极化交叉偶极子天线100，包括：
辐射单元11，包括辐射贴片组111、辐射贴片基板112、馈电巴伦组113；
所述辐射贴片组111包括第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114；
所述馈电巴伦组113包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片1111、所述第二辐射贴片1112、所述第三辐射贴片1113、所述第四辐射贴片1114分别设置于所述辐射贴片基板112；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板112与所述第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板112与所述第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元12，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口和第一馈电端口组；
所述第二馈电网络包括第二输入端口和第二馈电端口组；
所述第一输入端口与所述第一馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元13，包括两侧具有立壁的天线基板层131和金属地层132；
所述功率分配单元12设置于所述天线基板层131的第一表面；
所述金属地层132覆盖于所述天线基板层131的第二表面和所述立壁的外表面。
可以理解的是，偶极子天线是无线电通信领域使用广泛的一类天线，其结构简单。偶极子天线由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。巴伦是一种通过将匹配输入转换为差分输出而实现平衡传输线电路与不平衡传输线电路之间的连接的宽带射频传输线变压器。巴伦的功能在于使系统具有不同阻抗或者差分/单端信令兼容。在一种具体的实施方式中，这里的辐射贴片组111可以采用平面印刷电路工艺设置于的一个表面。辐射贴片组111中的第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114的形状结构均相同，平均分布在辐射贴片基板112的表面。第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114之间在辐射贴片基板112表面上互不相连。辐射贴片组111和馈电巴伦组113对应连接。第一馈电巴伦组件的第一端同时穿过辐射贴片基板112与第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114连接，用于第一馈电巴伦组件与第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114之间的电信号传输。第二馈电巴伦组件的第一端穿过辐射贴片基板112与第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113连接，用于第二馈电巴伦组件与第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113之间的电信号传输。第一馈电巴伦组件与第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接时，两者之间的电信号相互阻隔，相当于断路状态。功率分配单元12中的第一馈电网络和第二馈电网络均可以通过平面印刷电路工艺呈轴对称分布方式印刷到基板单元13上。作为发射天线时，第一馈电网络可以将第一输入端口接收的信号平均分配到第一馈电端口组中的每一个馈电端口，第一馈电端口组通过第一馈电巴伦组件将信号传输至第一辐射贴片1111和第四辐射贴片1114；第二馈电网络可以将第二输入端口接收的信号平均分配到第二馈电端口组中的每一个馈电端口，第二馈电端口组通过第二馈电巴伦组件将信号传输至第二辐射贴片1112和第三辐射贴片1113。第一输入端口与第一馈电端口组之间、第二输入端口与第二馈电端口组之间的连接金属带可以采用平面印刷电路工艺印制。基板单元13中的天线基板层131为两侧具有立壁的U形薄板，金属地层132为平面金属，覆盖天线基板层131下表面和天线基板层131立壁的外表面。功率分配单元12位于天线基板层131的上表面。天线基板层131的上表面可以理解为第一表面，下表面可以理解为第二表面。这里的功率分配单元12可以理解为一分多微带功分器，当这里存在多个辐射单元11时，功率分配单元12可以根据辐射单元11的数量，为辐射单元11等幅度馈电。当这里的宽带双极化交叉偶极子天线100用作发射天线时，电信号通过功率分配单元12的第一馈电网络和第二馈电网络传输到辐射单元11。当这里的宽带双极化交叉偶极子天线100用作接收天线时，电信号通过功率分配单元12的第一馈电网络和第二馈电网络接收来自辐射单元11的信号。这里的辐射贴片基板112和天线基板层131均可以采用开模注塑工艺加工。宽带双极化交叉偶极子天线100中的电路和辐射贴片组111均可以采用平面印刷电路工艺。该宽带双极化交叉偶极子天线100可一次性完成加工，减少焊点、重量轻、结构简单、易于装配及安装。
进一步的，请参考图2、图5，所述辐射单元11的数量为3，3个所述辐射单元11中相邻辐射单元11之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组123包括第一馈电端口1231、第三馈电端口1232和第五馈电端口1233；
所述第二馈电端口组124包括第二馈电端口1241、第四馈电端口1242和第六馈电端口1243；
第1个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口1231电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口1241电连接；
第2个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口1232电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口1242电连接；
第3个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口1233电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口1243电连接。
需要指出的是，将辐射单元11的数量设置为多个时，可以有效扩展天线的阻抗带宽，提高有效辐射面积，增大天线增益。在具体的实施过程中，当第一馈电端口组123和第二馈电端口组124分别有三个馈电端口时，这里的功率分配单元12可以理解为两路一分三微带功分器，为三个交叉偶极子天线单元等幅度馈电。第一馈电端口1231和第二馈电端口1241之间输入功率、第三馈电端口1232和第四馈电端口1242之间的输入功率、第五馈电端口1233和第六馈电端口1243之间的输入功率相等。这里的交叉偶极子天线单元可以理解为辐射单元11。所有辐射单元11按相同的间隔距离排列设置于功率分配单元12上，可以理解为相邻两个辐射单元11之间的中心间距相等。第1个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第一馈电端口1231电连接，用于通过第一馈电端口1231为第1个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第二馈电端口1241电连接，用于通过第二馈电端口1241为第1个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。第2个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第三馈电端口1232电连接，用于通过第三馈电端口1232为第2个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第四馈电端口1242电连接，用于通过第四馈电端口1242为第2个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。第3个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第五馈电端口1233电连接，用于通过第五馈电端口1233为第3个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第六馈电端口1243电连接，用于通过第六馈电端口1243为第3个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。需要说明的是，这里的宽带双极化交叉偶极子天线100的剖面高度可以设置为0.25*λ。其中，λ＝C/f，C表示光速，f表示宽带双极化交叉偶极子天线100工作的中心频率。在具体的实时过程中，由于辐射贴片组111、辐射贴片基板112、天线基板层131、金属地层132的厚度数值很小，这里的剖面高度可以理解为馈电巴伦组113的高度。需要说明的是，偶极子天线是共振天线。细长偶极子天线内的电流分布具有驻波的形式，驻波的波长正好是天线产生或接收的电磁波的波长。因而制作偶极子天线时，会通过工作波长来确定天线的长度。
具体的，请参考图4，所述第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
可以理解的是，在作为发射天线时，第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114均用于将电信号转换为辐射信号，实现信号的发射。在具体的实施过程中，辐射贴片基板112上开设有孔槽，用于固定第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件的第一端，并通过第一馈电巴伦组件将第一辐射贴片1111和第四辐射贴片1114电连接，通过第二馈电巴伦组件将第二辐射贴片1112和第三辐射贴片1113电连接。
进一步的，请参考图6和图7，所述第一馈电巴伦组件包括第一馈电巴伦1131、第一馈电巴伦基板1132、第一馈电巴伦参考地1133；
所述第二馈电巴伦组件包括第二馈电巴伦1134、第二馈电巴伦基板1135、第二馈电巴伦参考地1136；
所述第一馈电巴伦基板1132与所述第二馈电巴伦基板1135通过卡槽连接；
所述第一馈电巴伦1131位于所述第一馈电巴伦基板1132的第一表面；
所述第一馈电巴伦参考地1133位于所述第一馈电巴伦基板1132的第二表面；
所述第二馈电巴伦1134位于所述第二馈电巴伦基板1135的第一表面；
所述第二馈电巴伦参考地1136位于所述第二馈电巴伦基板1135的第二表面；
所述第一馈电巴伦1131馈电耦合至所述第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114；
所述第二馈电巴伦1134馈电耦合至所述第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113；
所述辐射贴片基板112通过卡槽与所述第一馈电巴伦基板1132、第二馈电巴伦基板1135连接。
需要指出的是，第一馈电巴伦基板1132与第二馈电巴伦基板1135通过卡槽连接时，第一馈电巴伦1131和第二馈电巴伦1134之间保持相互独立，防止各自通过的电信号串扰，影响宽带双极化交叉偶极子天线100的正常运作。第一馈电巴伦基板1132与第二馈电巴伦基板1135进行卡槽连接时，可以通过第一馈电巴伦基板1132与第二馈电巴伦基板1135中间开设的类矩型孔隙正交对插拼装。这里的第一馈电巴伦基板1132和第二馈电巴伦基板1135可以采用开模注塑工艺加工。这里的第一馈电巴伦1131、第一馈电巴伦参考地1133、第二馈电巴伦1134、第二馈电巴伦参考地1136均为金属材质，可以采用平面印刷电路工艺。请参考图8，在微波系统中S11参数条件下，本申请中的宽带双极化交叉偶极子天线100在频率Freq为2.2GHz左右时能达到最优的反射系数。
具体的，所述第一馈电巴伦1131、所述第二馈电巴伦1134为L形或者η形金属。
需要说明的是，每个辐射单元11均通过其中的第一馈电巴伦1131、第二馈电巴伦1134激励辐射单元11中顶部的辐射贴片组111。第一馈电巴伦1131的形状与第二馈电巴伦1134的形状相似，但是具体的尺寸可以不同。通过采用L形或者η形金属巴伦，该天线子阵具有高隔离、超宽带、高交叉极化比、易加工等优良特性。请参考图9，在微波系统中S21参数条件下，本申请中的宽带双极化交叉偶极子天线100具有很好的端口隔离度，在正常的工作频率范围内带内异极化端口隔离度均小于-15dB。
进一步的，所述第一输入端口121与所述第一馈电端口1231、所述第三馈电端口1232、所述第五馈电端口1233之间由连续的不等宽、不等长金属带连接；
所述第二输入端口122与所述第二馈电端口1241、所述第四馈电端口1242、所述第六馈电端口1243之间由连续的不等宽、不等长金属带连接。
需要指出的是，相对传统的导线连接方式，通过连续的不等宽、不等长金属带连接各个端口时，可以通过平面印刷电路工艺的方式加工金属带，以此减少焊接点，提高天性的稳定性。
具体的，所述金属带上设置有多级带宽匹配网络。
可以理解的是，通过在功率分配单元12上设置多级带宽匹配网络，可以提高天线的阻抗带宽。在具体的实施过程中，可以在功率分配单元12的第一馈电网络和第二馈电网络中的金属带上设置多级带宽匹配网络，以此提高宽带双极化交叉偶极子天线100的阻抗带宽。需要说明的是，本申请中的无源阻抗带宽覆盖1.5G～2.7GHz，相对带宽可达57％。请参考图10，本申请中的宽带双极化交叉偶极子天线100具有很好的峰值增益。本申请采用了正交馈电、正交辐射贴片的端口激励及天馈方式，有利于提高天线的隔离度及交叉极化水平。本申请可采用基板注塑成型及激光直接成型技术加工天线整机，实际加工生产中可先加工天线基板及镭雕电路结构，后续经过简单的拼装及焊接即可完成天线整机的组装。
本申请还提供一种基站，包括宽带双极化交叉偶极子天线100；
所述宽带双极化交叉偶极子天线100包括：
辐射单元11，包括辐射贴片组111、辐射贴片基板112、馈电巴伦组113；
所述辐射贴片组111包括第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114；
所述馈电巴伦组113包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片1111、所述第二辐射贴片1112、所述第三辐射贴片1113、所述第四辐射贴片1114分别设置于所述辐射贴片基板112；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板112与所述第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板112与所述第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元12，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口121和第一馈电端口组123；
所述第二馈电网络包括第二输入端口122和第二馈电端口组124；
所述第一输入端口121与所述第一馈电端口组123之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口122与所述第二馈电端口组124之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组123与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组124与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元13，包括两侧具有立壁的天线基板层131和金属地层132；
所述功率分配单元12设置于所述天线基板层131的第一表面；
所述金属地层132覆盖于所述天线基板层131的第二表面和所述立壁的外表面。
可以理解的是，偶极子天线是无线电通信领域使用广泛的一类天线，其结构简单。偶极子天线由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。巴伦是一种通过将匹配输入转换为差分输出而实现平衡传输线电路与不平衡传输线电路之间的连接的宽带射频传输线变压器。巴伦的功能在于使系统具有不同阻抗或者差分/单端信令兼容。在一种具体的实施方式中，这里的辐射贴片组111可以采用平面印刷电路工艺设置于的一个表面。辐射贴片组111中的第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114的形状结构均相同，平均分布在辐射贴片基板112表面。第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114之间在辐射贴片基板112表面上互不相连。辐射贴片组111和馈电巴伦组113对应连接。第一馈电巴伦组件的第一端同时穿过辐射贴片基板112与第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114连接，用于第一馈电巴伦组件与第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114之间的电信号传输。第二馈电巴伦组件的第一端穿过辐射贴片基板112与第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113连接，用于第二馈电巴伦组件与第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113之间的电信号传输。第一馈电巴伦组件与第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接时，两者之间的电信号相互阻隔，相当于断路状态。功率分配单元12中的第一馈电网络和第二馈电网络均可以通过平面印刷电路工艺呈轴对称分布方式印刷到基板单元13上。作为发射天线时，第一馈电网络可以将第一输入端口121接收的信号平均分配到第一馈电端口组123中的每一个馈电端口，第一馈电端口组123通过第一馈电巴伦组件将信号传输至第一辐射贴片1111和第四辐射贴片1114；第二馈电网络可以将第二输入端口122接收的信号平均分配到第二馈电端口组124中的每一个馈电端口，第二馈电端口组124通过第二馈电巴伦组件将信号传输至第二辐射贴片1112和第三辐射贴片1113。第一输入端口121与第一馈电端口组123之间、第二输入端口122与第二馈电端口组124之间的连接金属带可以采用平面印刷电路工艺印制。基板单元13中的天线基板层131为两侧具有立壁的U形薄板，金属地层132为平面金属，覆盖天线基板层131下表面和天线基板层131立壁的外表面。功率分配单元12位于天线基板层131的上表面。天线基板层131的上表面可以理解为第一表面，下表面可以理解为第二表面。这里的功率分配单元12可以理解为一分多微带功分器，当这里存在多个辐射单元11时，功率分配单元12可以根据辐射单元11的数量，为辐射单元11等幅度馈电。当这里的宽带双极化交叉偶极子天线100用作发射天线时，电信号通过功率分配单元12的第一馈电网络和第二馈电网络传输到辐射单元11。当这里的宽带双极化交叉偶极子天线100用作接收天线时，电信号通过功率分配单元12的第一馈电网络和第二馈电网络接收来自辐射单元11的信号。这里的辐射贴片基板112和天线基板层131均可以采用开模注塑工艺加工。宽带双极化交叉偶极子天线100中的电路和辐射贴片组111均可以采用平面印刷电路工艺。该宽带双极化交叉偶极子天线100可一次性完成加工，减少焊点、重量轻、结构简单、易于装配及安装。
进一步的，所述辐射单元11的数量为3，3个所述辐射单元11中相邻辐射单元11之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组123包括第一馈电端口1231、第三馈电端口1232和第五馈电端口1233；
所述第二馈电端口组124包括第二馈电端口1241、第四馈电端口1242和第六馈电端口1243；
第1个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口1231电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口1241电连接；
第2个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口1232电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口1242电连接；
第3个所述辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口1233电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口1243电连接。
需要指出的是，将辐射单元11的数量设置为多个时，可以有效扩展天线的阻抗带宽，提高有效辐射面积，增大天线增益。在具体的实施过程中，当第一馈电端口组123和第二馈电端口组124分别有三个馈电端口时，这里的功率分配单元12可以理解为两路一分三微带功分器，为三个交叉偶极子天线单元等幅度馈电。第一馈电端口1231和第二馈电端口1241之间输入功率、第三馈电端口1232和第四馈电端口1242之间的输入功率、第五馈电端口1233和第六馈电端口1243之间的输入功率相等。这里的交叉偶极子天线单元可以理解为辐射单元11。所有辐射单元11按相同的间隔距离排列设置于功率分配单元12上，可以理解为相邻两个辐射单元11之间的中心间距相等。第1个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第一馈电端口1231电连接，用于通过第一馈电端口1231为第1个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第二馈电端口1241电连接，用于通过第二馈电端口1241为第1个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。第2个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第三馈电端口1232电连接，用于通过第三馈电端口1232为第2个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第四馈电端口1242电连接，用于通过第四馈电端口1242为第2个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。第3个辐射单元11中的第一馈电巴伦组的第二端与第五馈电端口1233电连接，用于通过第五馈电端口1233为第3个辐射单元11中第一辐射贴片1111、第四辐射贴片1114馈电；第二馈电巴伦组的第二端与第六馈电端口1243电连接，用于通过第六馈电端口1243为第3个辐射单元11中第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113馈电。需要说明的是，这里的宽带双极化交叉偶极子天线100的剖面高度可以设置为0.25*λ。其中，λ＝C/f，C表示光速，f表示宽带双极化交叉偶极子天线100工作的中心频率。在具体的实时过程中，由于辐射贴片组111、辐射贴片基板112、天线基板层131、金属地层132的厚度数值很小，这里的剖面高度可以理解为馈电巴伦组113的高度。需要说明的是，偶极子天线是共振天线。细长偶极子天线内的电流分布具有驻波的形式，驻波的波长正好是天线产生或接收的电磁波的波长。因而制作偶极子天线时，会通过工作波长来确定天线的长度。
进一步的，所述第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
可以理解的是，在作为发射天线时，第一辐射贴片1111、第二辐射贴片1112、第三辐射贴片1113、第四辐射贴片1114均用于将电信号转换为辐射信号，实现信号的发射。在具体的实施过程中，辐射贴片基板112上开设有孔槽，用于固定第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件的第一端，并通过第一馈电巴伦组件将第一辐射贴片1111和第四辐射贴片1114电连接，通过第二馈电巴伦组件将第二辐射贴片1112和第三辐射贴片1113电连接。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，包括：
辐射单元，包括辐射贴片组、辐射贴片基板、馈电巴伦组；
所述辐射贴片组包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片；
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片、所述第二辐射贴片、所述第三辐射贴片、所述第四辐射贴片分别设置于所述辐射贴片基板；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第一辐射贴片、第四辐射贴片连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第二辐射贴片、第三辐射贴片连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口和第一馈电端口组；
所述第二馈电网络包括第二输入端口和第二馈电端口组；
所述第一输入端口与所述第一馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元，包括两侧具有立壁的天线基板层和金属地层；
所述功率分配单元设置于所述天线基板层的第一表面；
所述金属地层覆盖于所述天线基板层的第二表面和所述立壁的外表面。
2.根据权利要求1所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述辐射单元的数量为3，3个所述辐射单元中相邻辐射单元之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组包括第一馈电端口、第三馈电端口和第五馈电端口；
所述第二馈电端口组包括第二馈电端口、第四馈电端口和第六馈电端口；
第1个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口电连接；
第2个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口电连接；
第3个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口电连接。
3.根据权利要求1所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
4.根据权利要求1所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述第一馈电巴伦组件包括第一馈电巴伦、第一馈电巴伦基板、第一馈电巴伦参考地；
所述第二馈电巴伦组件包括第二馈电巴伦、第二馈电巴伦基板、第二馈电巴伦参考地；
所述第一馈电巴伦基板与所述第二馈电巴伦基板通过卡槽连接；
所述第一馈电巴伦位于所述第一馈电巴伦基板的第一表面；
所述第一馈电巴伦参考地位于所述第一馈电巴伦基板的第二表面；
所述第二馈电巴伦位于所述第二馈电巴伦基板的第一表面；
所述第二馈电巴伦参考地位于所述第二馈电巴伦基板的第二表面；
所述第一馈电巴伦馈电耦合至所述第一辐射贴片、第四辐射贴片；
所述第二馈电巴伦馈电耦合至所述第二辐射贴片、第三辐射贴片；
所述辐射贴片基板通过卡槽与所述第一馈电巴伦基板、第二馈电巴伦基板连接。
5.根据权利要求4所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述第一馈电巴伦、所述第二馈电巴伦为L形或者η形金属。
6.根据权利要求2所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述第一输入端口与所述第一馈电端口、所述第三馈电端口、所述第五馈电端口之间由连续的不等宽、不等长金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口、所述第四馈电端口、所述第六馈电端口之间由连续的不等宽、不等长金属带连接。
7.根据权利要求6所述的宽带双极化交叉偶极子天线，其特征在于，所述金属带上设置有多级带宽匹配网络。
8.一种基站，其特征在于，包括宽带双极化交叉偶极子天线；
所述宽带双极化交叉偶极子天线包括：
辐射单元，包括辐射贴片组、辐射贴片基板、馈电巴伦组；
所述辐射贴片组包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片；
所述馈电巴伦组包括第一馈电巴伦组件、第二馈电巴伦组件；
所述第一辐射贴片、所述第二辐射贴片、所述第三辐射贴片、所述第四辐射贴片分别设置于所述辐射贴片基板；
所述第一馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第一辐射贴片、第四辐射贴片连接；
所述第二馈电巴伦组件的第一端穿过所述辐射贴片基板与所述第二辐射贴片、第三辐射贴片连接；
所述第一馈电巴伦组件与所述第二馈电巴伦组件通过卡槽交叉连接；
功率分配单元，包括第一馈电网络和第二馈电网络；
所述第一馈电网络包括第一输入端口和第一馈电端口组；
所述第二馈电网络包括第二输入端口和第二馈电端口组；
所述第一输入端口与所述第一馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第二输入端口与所述第二馈电端口组之间由连续的金属带连接；
所述第一馈电端口组与所述第一馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第二馈电端口组与所述第二馈电巴伦组件的第二端电连接；
所述第一馈电网络与所述第二馈电网络呈轴对称分布；
基板单元，包括两侧具有立壁的天线基板层和金属地层；
所述功率分配单元设置于所述天线基板层的第一表面；
所述金属地层覆盖于所述天线基板层的第二表面和所述立壁的外表面。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述辐射单元的数量为3，3个所述辐射单元中相邻辐射单元之间的中心间距相等；
所述第一馈电端口组包括第一馈电端口、第三馈电端口和第五馈电端口；
所述第二馈电端口组包括第二馈电端口、第四馈电端口和第六馈电端口；
第1个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第一馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第二馈电端口电连接；
第2个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第三馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第四馈电端口电连接；
第3个所述辐射单元中的第一馈电巴伦组的第二端与所述第五馈电端口电连接，第二馈电巴伦组的第二端与所述第六馈电端口电连接。
10.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片均为镂空扇形结构且镂空扇形结构外侧具有角状凸起。
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