CN200969402Y

CN200969402Y - 双极化宽频带天线及其辐射单元以及工字形单极化振子

Info

Publication number: CN200969402Y
Application number: CNU2006200680222U
Authority: CN
Inventors: 欧阳杰; 苏小兵; 石磊
Original assignee: Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Current assignee: Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2016-11-16

Abstract

本实用新型双极化宽频带天线辐射单元包括：四个对称振子单元，每个对称振子单元均呈窄“8”字形，近似于双锥形，两个对称振子单元构成一对P1极化单元，另外两个对称振子单元则构成一对P2极化单元，两个极化单元正交布置并关于辐射单元中心对称，以此组成辐射单元的正交极化辐射器；四个平衡装置，分别与各对称振子单元连接，用以支撑并保持各对称振子单元的相对位置关系；多条馈线，分别与各个对称振子单元电连接。此外，还公开了一种应用上述辐射单元的天线，以及公开一种应用上述辐射单元中的对称振子单元和平衡装置的工字形单极化辐射单元。本实用新型辐射单元带宽高、增益高，性能较优，由其所组成的天线能获得良好的电气性能和辐射性能。

Description

双极化宽频带天线及其辐射单元以及工字形单极化振子

【技术领域】

本实用新型涉及移动通信领域，尤其涉及一种双极化宽频带天线辐射单元和应用该辐射单元的天线，以及一种工字形单极化辐射单元。

【背景技术】

随着通信行业的发展，移动通信已成为最具活力和前途的行业，移动通信也使我们的生活发生巨大的变化。随着移动用户数量激增，网络的覆盖越来越密集，要求的覆盖精度也越来越高，这样对天线的波束宽度的精度也要求越来越高，同时，为了解决多径干扰等问题，基站天线的接受技术采用了极化分集技术，大大提高了移动通信质量。

基站天线是移动通信系统室外覆盖的关键部件，同样具有广阔的应用前景。而目前基站天线的极化分集形式又以双极化天线为主，即±45°双极化基站天线。而±45°基站天线中又以水平波束宽度65°天线系列为主流产品，该系列产品的优劣直接影响移动通信系统的覆盖范围和极化分集增益，从而影响整个网络的运行质量。

现有技术中，常规的对称振子辐射单元或微带辐射单元组成的±45°双极化基站天线，其交叉极化鉴别率不高，影响+45°天线和-45°天线的相关性，从而影响通信系统的分集效果；交叉极化鉴别率指标同时影响着端口之间的隔离度；再有对称振子辐射单元的水平半功率波束宽度较宽，降低了天线的增益，增加了边界区的切换次数，降低了网络的通话质量；再有一般的对称振子的工作频段宽度约为13％左右，对于微带辐射单元的天线，其频段宽度更窄，在10％以下。

请参阅图1，其为参照美国US4083051号专利公告所绘制的辐射单元的原理示意图。参考该专利技术，采用四对细长的半波振子11、12、13、14组成一个辐射单元组件，该组件中的半波振子11、12、13、14的结构通常允许不共面，而是相应地具有一个倾斜角分布，通过改变组件中各半波振子的馈电相位，典型情况分别依次为0°、90°、180°、270°，再通过一个4功分器合成之后可形成其所需要的圆极化辐射方向图。

根据现有技术图1实用新型，很容易得到其中的一个特例，如图2。在图2中，四对半波振子11、12、13、14彼此共面布局，且等相位馈电，其中半波振子12、14和半波振子11、13分别采用2功分器合成输出，从而得到具有两个极化方向且相互正交的辐射单元组件。

在图2的辐射单元组件中，半波振子12和14、11和13之间的间距应该设计在半个工作波长附近，如采用细长的半波振子组成振子单元，一方面驻波带宽窄，另一方面，由于半波振子的长度也设计在半个工作波长左右，这使得相邻两个半波振子之间距离太小，导致相互之间耦合较大，其隔离度指标以及交叉极化鉴别率都不够理想。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是为了提供一种具有较高带宽、交叉鉴别率高，且增益相对较高的双极化宽频带天线辐射单元。

本实用新型的另一目的是为了提供一种包含上述双极化宽频带天线辐射单元的天线。

本实用新型的再一目的是为了提供一种具有较高带宽且增益相对较高的工字形单极化辐射单元。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

本实用新型双极化宽频带天线辐射单元，包括：

四个对称振子单元，每个对称振子单元均呈窄“8”字形，近似于双锥形，两个对称振子单元构成一对P1极化单元，另外两个对称振子单元则构成一对P2极化单元，两个极化单元正交布置并关于辐射单元中心对称，以此组成辐射单元的正交极化辐射器；

四个平衡装置，分别与各对称振子单元连接，用以支撑并保持各对称振子单元的相对位置关系；

多条馈线，分别与各个对称振子单元电连接。

每个对称振子单元包括对称的两个臂件，每个平衡装置包括两个互不电连接的支撑臂，每个平衡装置的两个支撑臂分别支撑相应的每个对称振子单元的两个臂件，并且，两条馈线沿所述平衡装置布设并分别与相应的两个臂件电连接。

每个对称振子单元的长度约为0.45个工作频率波长，四个对称振子单元共面。

所述四个平衡装置底端共同通过一连接环连结。

所述馈线为开放性结构，焊接在平衡装置和对称振子单元上。

每对极化单元的两个对称振子单元的间距为0.5个工作频率波长，每对极化单元辐射一种极化电磁波。

所述每个平衡装置为平行线结构。

本实用新型的另一目的是采用如下技术方案实现的：

一种天线，包括至少两个上述双极化宽频带天线辐射单元和一个金属反射板，多个辐射单元线性等距排列在金属反射板上，各辐射单元之间采用并联馈电。

所述各辐射单元由四个对称振子单元所形成的一条对角线与金属反射板的纵长中线重叠，使相邻两个辐射单元之间角对角排列。

本实用新型的再一目的是采用如下技术方案实现的：

一种工字型单极化辐射单元，其包含权利要求1所述的任意一对极化单元。

与现有技术相比，本实用新型具备如下优点：将两个半波振子单元组阵，并通过将现有技术中的两对振子分开馈电，形成具有正交极化特性的辐射单元，此外，采用类似于锥形的窄“8”字形扁环状振子单元，如此一来，不仅解决了所设计的辐射振子水平面半功率波束宽度过宽的问题，同时也振子的带宽得以扩展，并通过双锥效应减短了振子单元的长度，提高辐射单元不同极化振子单元之间的隔离度，提高了增益。

【附图说明】

图1为根据US4083051号专利揭示的内容绘制的振子原理示意图；

图2为图1的一种改型；

图3为本实用新型双极化宽频带天线辐射单元组阵形成天线时的示意图；

图4为本实用新型双极化宽频带天线辐射单元的俯视图，其中馈线未装设；

图5为本实用新型工字形单极化振子的原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

请参阅图4，本实用新型双极化宽频带天线辐射单元中，包括四个对称振子单元11，12，13，14、四个由每两个平行的支撑臂组成的平衡装置21，22，23，24以及对应每个对称振子单元11，12，13，14设置的四组每组两条的馈线(未图示)。

每个对称振子单元11，12，13，14包括两个呈扁环状结构的臂件11a，11b，13a，13b和12a，12b，14a，14b，四对扁环状结构的长度统一设计在半个工作频率波长左右，由此，每个对称振子单元11，12，13，14在形状上近似于被左右压窄了的“8”字形；

对称振子单元11和13相互平行，间距为半个工作频率波长，组成具有P1极化特性的一对极化单元组件；12和14相互平行，间距同样为半个工作频率波长，组成具有P2极化特性的极化单元组件；具有P1极化和P2极化的两对振子单元组件相互垂直并且共面。

四对平衡装置21、22、23、24，不仅作为从不平衡的同轴馈电到平衡的对称振子单元的馈电变换，同时实现对扁环状对称振子单元11，12，13，14臂件11a，11b，13a，13b和12a，12b，14a，14b的结构支撑，设计时不仅电气上要达到预期效果，而且需要与天线对称振子单元臂件机构匹配，为了使辐射单元的性能稳定，在平衡装置21a、22a、23a、24a组件上设计有电缆的短路焊接点，用于抑制电缆的表面电流；

每对平衡装置21，22，23，24包括两个平行的支撑臂，两支撑臂之间相互不电连接，两条馈线沿支撑臂布设，并与平衡装置所对应的一个对称振子单元11，12，13，14的两个臂件11a，11b，13a，13b和12a，12b，14a，14b电连接。平衡装置21，22，23，24的长度优先选择为中心工作频率的四分之一波长，可根据对称振子单元11，12，13，14的特性阻抗作适当调整，以利于实现阻抗匹配。

在四个平衡装置21，22，23，24的底端，通过采用一连结环将四个平衡装置21，22，23，24连结在一起，如此，保持了各对称振子单元11，12，13，14之间的相对位置关系，使其保持共面，并且关于辐射单元中心对称。

馈线的采用开放性的焊接结构，可视焊接，以便于焊接工作的施工，有利于天线辐射单元的交调控制。

本实用新型的辐射单元实用于移动通信系统CDMA800MHz、GSM900MHz等多个频段，这种双极化宽频带天线辐射单元具有带宽较宽，增益较高等特点，可作为单独的天线使用，更多的是作为阵列天线的组阵单元。其辐射特性参数由单元特性、天线阵的单元数、天线的边界条件等共同决定，通过它们之间的适当组合，能够获得良好的电气性能和辐射性能。

请再参阅图3，其为应用了上述辐射单元的双极化宽频带天线，在该天线中，除包含上述辐射单元外，还包括一金属反射板41，该金属反射板41是天线的边界条件，实现特定的辐射特性时，其结构需要和天线辐射单元臂统一协调，其结构尺寸有一个最佳配合，这种最佳组合不是唯一的，可用天线仿真专业软件进行优化。该天线中，多个辐射单元线性等距排列在金属反射板上，各辐射单元之间采用并联馈电。所述各辐射单元由四个对称振子单元11，12，13，14所形成的一条对角线与金属反射板41的纵长中线重叠，使相邻两个辐射单元之间角对角排列，以在有限的空间扩展天线自身的性能。

容易看出，按照本实用新型制造的天线将具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、成本低和装配安装方便。

此外，所述对称振子单元也可单独成对应用，形成单极化工字形单极化辐射单元，并利用工字形单极化辐射单元进行水平或垂直组阵。图5中揭示了一种工字形单极化振子的原理图，将该图中的63和61部分替换上述窄“8”字形对称振子单元即可。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和描述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本实用新型精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims

1、一种双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于包括：

多条馈线，分别与各个对称振子单元电连接。

2、根据权利要求1所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：每个对称振子单元包括对称的两个臂件，每个平衡装置包括两个互不电连接的支撑臂，每个平衡装置的两个支撑臂分别支撑相应的每个对称振子单元的两个臂件，并且，两条馈线沿所述平衡装置布设并分别与相应的两个臂件电连接。

3、根据权利要求2所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：每个对称振子单元的长度约为0.45个工作频率波长，四个对称振子单元共面。

4、根据权利要求3所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：所述四个平衡装置底端共同通过一连接环连结。

5、根据权利要求4所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：所述馈线为开放性结构，焊接在平衡装置和对称振子单元上。

6、根据权利要求1至5任意一项所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：每对极化单元的两个对称振子单元的间距为0.5个工作频率波长，每对极化单元辐射一种极化电磁波。

7、根据权利要求1至5任意一项所述的双极化宽频带天线辐射单元，其特征在于：所述每个平衡装置为平行线结构。

8、一种包含权利要求1所述双极化宽频带天线辐射单元的天线，其特征在于：还包括金属反射板，至少两个以上的辐射单元线性等距排列在金属反射板上，各辐射单元之间采用并联馈电。

9、根据权利要求7所述的天线，其特征在于：所述各辐射单元由四个对称振子单元所形成的一条对角线与金属反射板的纵长中线重叠，使相邻两个辐射单元之间角对角排列。

10、一种工字型单极化振子，其特征在于：包含权利要求1所述的任意一对极化单元。