CN1976124A

CN1976124A - 双极化t型匹配折合振子基站天线

Info

Publication number: CN1976124A
Application number: CN 200610123998
Authority: CN
Inventors: 褚庆昕; 王澜
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: CN1976124B

Abstract

本发明提供双极化T型匹配折合振子基站天线，包括折合振子、接地板、微带馈线，所述折合振子呈T型，两个折合振子固定于同一个接地板上，呈正负45°正交并且不相接触，两个折合振子以电磁耦合方式分别与不对称的微带馈线相连，两个微带馈线不相接触，且其下部与接地板平行并用电介质隔开；两个微带馈线分别与RF设备连接。本发明制造简单，成本低廉，产品美观大方，使用方便；可提供一定频率范围内满意的匹配特性；调节的灵活度高，容易和馈电达到匹配，获得宽阻抗带宽，适应通信系统扩容的需要，它在驻波比小于1.5的条件下，具有24％的带宽。

Description

双极化T型匹配折合振子基站天线

技术领域

本发明涉及基站天线技术，具体是指双极化T型匹配折合振子基站天线。

背景技术

当前，在移动通信系统中，由于用户数量的迅速增长，通信信道不足已经成为人口密集地区的严重问题。移动用户的急剧增长，使得通信系统不断更新和扩容，为减小天线间的干扰并降低成本，要求天线能在宽频带范围内工作，同时满足多个系统的通信要求，实现多系统共用和收发共用。这就对移动通信重要组成部分的基站天线的宽频带特性提出了更高的要求。

在现有技术中，常规的半波辐射单元的工作频带宽度大约为15％。由于频段为1920～2170MHz第三代无线电通信业务即将开通，这就希望基站天线具有更宽的带宽，不仅适合当今数字通信系统DCS的1710～1880MHz频段、个人通信业务PCS的1850～1990MHz频段的用户使用，而且要适合TD-SCDMA频段在1920～2170MHz的用户使用，其相对带宽为24％。所以开发研制宽频带的基站阵列天线是适应宽带通信业务开展之急需。

展宽天线阻抗带宽的一个主要途径是加宽振子臂，即加大振子直径，从而降低特性阻抗。目前多数宽带天线振子都是采用的此方式。加宽振子臂虽然对阻抗带宽的提高有帮助，但同时也会增加天线单元的尺寸和材料用量。

目前使用的普通双极化折合振子也是基于加宽振子臂的原理，它参与辐射的是两根导线上的同相电流成分，相当于振子的等效直径变粗，特性阻抗下降，有利于阻抗带宽特性的改善；其次，折合振子输入阻抗等于对称振子阻抗和短路线阻抗的并联。当频率偏离谐振频率时，两者相互补偿，从而使输入阻抗变化较平缓，展宽了阻抗带宽。

但普通双极化折合振子在长度确定的情况下，很难再调节改变振子的输入阻抗，以至于馈线的匹配困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供用于移动通信双极化T型匹配折合振子基站天线，其便于改变振子的阻抗，容易和馈电达到匹配，获得宽阻抗带宽。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本双极化T型匹配折合振子基站天线，包括折合振子、接地板、微带馈线，所述折合振子呈T型，两个折合振子固定于同一个接地板上，呈正负45°正交并且不相接触，两个折合振子以电磁耦合方式分别与不对称的微带馈线相连，两个微带馈线不相接触，且其下部与接地板平行并用电介质隔开；两个微带馈线分别与RF设备连接，所述RF设备包括发射机或接收机。

所述折合振子包括分别呈长方形的上辐射导体、下辐射导体、支撑导体，上辐射导体比下辐射导体长，上辐射导体长度为中心频率对应波长的二分之一(频段范围为1.71～2.17GHz时，大约为70mm)；下辐射导体、支撑导体分别设为对称的左、右两部分，左、右下辐射导体的外端分别与上辐射导体连接，上辐射导体的两末端开路，左、右下辐射导体的内端相应与左、右支撑导体的上端连接；上、下辐射导体之间，左、右下辐射导体之间以及左、右支撑导体之间分别设置有间距，形成与折合振子外形相应的T型空槽；所述支撑导体通过其下端的固定底座与接地板固定连接。

所述左、右支撑导体的中部内侧对称设置有矩形或梯形凸起。通过改变左、右支撑导体的宽度及其两者的间距，可以调节折合振子的输入阻抗值，使折合振子和微带馈线相互匹配。

所述微带馈线包括平衡变换器部分、阻抗变换部分、RF输入部分，所述平衡变换器部分由长垂直段、水平段、短垂直段连接成倒U形，两条垂直段与左、右支撑导体分别通过通孔、介质螺钉固定连接，且微带馈线与左、右支撑导体之间设置有间距，平衡变换器的长垂直段下端与阻抗变换部分的垂直段连接，阻抗变换部分的水平段与RF输入部分连接，所述阻抗变换部分的水平段、RF输入部分与接地板平行，并用电介质隔开，RF输入部分通过传输线外接RF设备。

所述两个折合振子的上辐射导体中部相应设有凹槽，使两个折合振子呈正负45°正交时，两个上辐射导体可相嵌合但不接触；同样，所述两个微带馈线的水平段中部也相应设有凹槽，两个微带馈线的水平段可相嵌合但不接触。

作为一种改进的结构，所述上辐射导体的两末端不是规则的长方形状，而是呈渐宽形状，使得振子的输入阻抗变化更为平缓，所获得的带宽更宽。

作为一种改进的结构，所述左、右下辐射导体中部四分之一波长处各开有缝隙，左、右下辐射导体的缝隙两侧通过介质套环固定连接。通过在左、右下辐射导体开缝引入容性电抗部分，可以与T匹配振子输入阻抗的感性部分相补偿，能获得50％的带宽。

所述电介质包括空气。

所述介质螺钉的介质包括聚四氟乙烯、塑料。

所述介质套环的介质包括聚四氟乙烯、塑料。

所述支撑导体下端的固定底座与接地板之间的固定连接方式包括螺纹连接、铆接、焊接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)实现天线与传输线系统之间的阻抗匹配，可提供一定频率范围内(范围是多少MHZ)满意的匹配特性。

(2)相对于目前普通折合振子而言，本发明增加了调节的灵活度，便于改变振子的阻抗，容易和馈电达到匹配，获得宽阻抗带宽，并且获得的阻抗带宽要优于普通对称振子。

(3)本发明适应通信系统扩容的需要，它在驻波比小于1.5的条件下，具有24％的带宽。

(4)制造简单，成本低廉，产品美观大方，使用方便。

附图说明

图1是本发明提出的双极化T匹配折合振子基站天线结构示意图。

图2是图1所示折合振子和微带馈线的正视图。

图3是图1所示折合振子的正视图。

图4是图1所示折合振子和微带馈线的俯视图。

图5是图1所示馈电线的主视图。

图6是图1所示折合振子的第二种结构示意图。

图7是图1所示折合振子的第三种结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本双极化T型匹配折合振子基站天线9，包括折合振子1、2及接地板5，微带馈线3、4，折合振子1、2呈T型，两个折合振子1、2固定于同一个接地板5上，呈正负45°正交并且不相接触，两个折合振子1、2以电磁耦合方式分别与不对称的微带馈线3、4相连，两个微带馈线3、4不相接触，且其下部与接地板5平行并用电介质隔开；两个微带馈线3、4分别与RF设备连接；电介质包括空气；所述RF设备包括发射机或接收机。

以折合振子1、微带馈线3为例，如图2、3、4所示，折合振子1包括分别呈长方形的上辐射导体11、下辐射导体和支撑导体，上辐射导体11比下辐射导体长，上辐射导体11长度为中心频率对应波长的二分之一(频段范围为1.71～2.17GHz时，大约为70mm)；下辐射导体和支撑导体分别设为对称的左、右两部分，左、右下辐射导体14a、14b的外端分别通过两小段导体12a、12b与上辐射导体11连接，上辐射导体11的两末端开路，左、右下辐射导体14a、14b的内端相应与左、右支撑导体15a、15b的上端连接；上、下辐射导体之间，左、右下辐射导体14a、14b之间以及左、右支撑导体15a、15b之间分别设置有间距13、18a，形成与折合振子外形相应的T型空槽，间距范围分别为3～4mm，11～12mm，11～12mm；支撑导体15a、15b通过其下端的固定底座7a、7b与接地板5固定连接，固定连接方式包括螺纹连接、铆接、焊接。

左、右支撑导体15a、15b的中部内侧对称设置有矩形或梯形凸起。通过改变左、右支撑导体15a、15b的宽度及其两者的间距，可以调节折合振子1的输入阻抗值，使折合振子1和微带馈线3相互匹配。左、右支撑导体15a、15b中部的矩形或梯形凸起的间距范围18b为5～6mm；左、右支撑导体15a、15b的宽度的范围为6～6.5mm。

两个折合振子1、2的上辐射导体11、21中部相应设有凹槽17，使两个折合振子1、2呈正负45°正交时，两个上辐射导体11、21可相嵌合但不接触。

如图2、4、5所示，微带馈线3包括平衡变换器部分(35a、35b、35c)、阻抗变换部分31、33、RF输入部分32，平衡变换器部分由长垂直段35a、水平段35b、短垂直段35c连接成倒U形，两条垂直段35a、35c与左、右支撑导体15a、15b分别通过通孔(34a、34b、34c、19a、19b、19c)、聚四氟乙烯做成的介质螺钉插销固定连接，且与左、右支撑导体15a、15b之间设置有间距6，微带馈线3与左、右支撑导体15a、15b的间距6范围为2～2.5mm；平衡变换器的长垂直段35a下端与阻抗变换部分的垂直段33连接，阻抗变换部分的水平段31与RF输入部分32连接，阻抗变换部分的水平段31、RF输入部分32与接地板5平行，并用电介质隔开，RF输入部分32通过传输线外接RF设备。电介质为空气；介质螺钉的介质可以是聚四氟乙烯或塑料。

两个微带馈线3、4的水平段中部也相应设有凹槽36，两个微带馈线3、4的水平段可相嵌合但不接触。

如图6所示，作为一种改进的结构，上辐射导体11的两末端不是规则的长方形状，而是呈渐宽形状，使得振子的输入阻抗变化更为平缓，所获得的带宽更宽。

如图7所示，作为另一种改进的结构，左、右下辐射导体14a、14b中部四分之一波长处各开有缝隙10a、10b，左、右下辐射导体14a、14b的缝隙10a、10b两侧通过介质套环固定连接，所述缝隙10a、10b大小范围为1.5～2mm；介质套环的介质包括聚四氟乙烯、塑料。通过在左、右下辐射导体14a、14b开缝引入容性电抗部分，可以与T匹配振子输入阻抗的感性部分相补偿，能获得50％的带宽。

如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims

1、双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：包括折合振子、接地板、微带馈线，所述折合振子呈T型，两个折合振子固定于同一个接地板上，呈正负45°正交并且不相接触，两个折合振子以电磁耦合方式分别与不对称的微带馈线相连，两个微带馈线不相接触，且其下部与接地板平行并用电介质隔开；两个微带馈线分别与RF设备连接。

2、根据权利要求1所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述折合振子包括分别呈长方形的上辐射导体、下辐射导体、支撑导体，上辐射导体比下辐射导体长，上辐射导体长度为中心频率对应波长的二分之一；下辐射导体、支撑导体分别设为对称的左、右两部分，左、右下辐射导体的外端分别与上辐射导体连接，上辐射导体的两末端开路，左、右下辐射导体的内端相应与左、右支撑导体的上端连接；上、下辐射导体之间，左、右下辐射导体之间以及左、右支撑导体之间分别设置有间距，形成与折合振子外形相应的T型空槽；所述支撑导体通过其下端的固定底座与接地板固定连接。

3、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述左、右支撑导体的中部内侧对称设置有矩形或梯形凸起。

4、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述两个折合振子的上辐射导体中部相应设有凹槽，两个上辐射导体相嵌合但不接触。

5、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述微带馈线包括平衡变换器部分、阻抗变换部分、RF输入部分，所述平衡变换器部分由长垂直段、水平段、短垂直段连接成倒U形，两条垂直段与左、右支撑导体分别通过通孔、介质螺钉固定连接，且微带馈线与左、右支撑导体之间设置有间距，平衡变换器的长垂直段下端与阻抗变换部分的垂直段连接，阻抗变换部分的水平段与RF输入部分连接，所述阻抗变换部分的水平段、RF输入部分与接地板平行，并用电介质隔开，RF输入部分通过传输线外接RF设备；所述介质螺钉的介质包括聚四氟乙烯、塑料。

6、根据权利要求5所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述两个微带馈线的水平段中部相应设有凹槽，两个微带馈线的水平段相嵌合但不接触。

7、根据权利要求1或5所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述电介质为空气。

8、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述上辐射导体的两末端呈渐宽形状。

9、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述左、右下辐射导体中部四分之一波长处各开有缝隙，左、右下辐射导体的缝隙两侧通过介质套环固定连接；所述介质套环的介质包括聚四氟乙烯、塑料。

10、根据权利要求2所述双极化T型匹配折合振子基站天线，其特征在于：所述固定连接方式包括螺纹连接、铆接、焊接。