CN203660055U - 一种高隔离度双极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高隔离度双极化天线，其中，该双极化天线包括：辐射片、辐射片支架和激励器，辐射片通过辐射片支架安装于激励器上；激励器包括后屏蔽腔、两个用于对射频信号进行分路的功分器、用于根据射频信号激发电磁场的激励缝隙和设置于激励缝隙中间位置的缩小片；两个功分器的四路分支线与激励缝隙正交相交且跨过激励缝隙，短接于激励缝隙的对面位置；且分支线与激励缝隙正交相交的四个正交点对称分布。该高隔离度双极化天线具有较高的隔离度，并且消除了带内窄带串扰现象；同时利用位于激励缝隙中间位置的缩小片，可以减小激励缝隙的长度，有利于实现基站天线小型化。

Description

一种高隔离度双极化天线

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体地，涉及一种高隔离度双极化天线。 

背景技术

作为电磁波的收发装置，移动通信技术中信号的传输与覆盖离不开基站天线。双极化移动基站天线是每一个基站不可缺少的组成部分，它的性能直接影响通讯的质量，而辐射单元作为双极化移动基站天线的基本组成部分，是影响双极化移动基站天线性能的关键组件。 

3G通信的分集接收，4G通信LTE MIMO（Long Term Evolution Multi-input Multi-output，长期演进多输入多输出）技术，均要求具有双极化基站天线。双极化天线的隔离度是天线的重要指标，两个极化之间的隔离度越高，3G通信的分集接收增益越高，4G LTE MIMO技术通信的速率越高。 

单一天线单元的增益有限，基站天线为了提高天线增益，基站天线群采取多单元、多阵列（LTE）天线，为了减小天线尺寸，必须减小天线阵列单元之间的距离和天线阵列之间的距离，但天线单元之间距离和天线极化隔离度之间难以兼容，基于此因素，目前基站天线尺寸难以做小。 

现有技术中存在微带线设计的双极化天线，其主要结构参见图1和图2所示，该微带线双极化天线主要包括天线板101、微带线正极化馈线102、微带线负极化馈线103、十字缝隙104、介质105和微带线参考地106，其中，微带线正极化馈线102和微带线负极化馈线103跨过十字缝隙104，且两条馈线的端点开路耦合。图3为对该现有技术双极化天线进行隔离3D电磁场仿真的仿真结果，由图可知：在工作带宽内，双极化通道会出现图中M3位置窄带串扰现象，使天线单元的极化隔离度指标恶化。 

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中降低天线单元间距后天线极化隔离度不足的缺陷，根据本实用新型的一个方面，提出一种高隔离度双极化天线。 

本实用新型实施例提供的一种高隔离度双极化天线，包括：辐射片、辐射片支架和激励器，辐射片通过辐射片支架安装于激励器上；激励器包括后屏蔽腔、两个用于对射频信号进行分路的功分器、用于根据射频信号激发电磁场的激励缝隙和设置于激励缝隙中间位置的缩小片；两个功分器的四路分支线与激励缝隙正交相交且跨过激励缝隙，短接于激励缝隙的对面位置；且分支线与激励缝隙正交相交的四个正交点对称分布。 

优选的，激励缝隙、缩小片和两个功分器均为共面设计，设计在同一张PCB板上。 

优选的，PCB板为双面PCB板，且缩小片和两个功分器设置于双面PCB板的背面；后屏蔽腔安装于双面PCB板的背面，辐射片位于双面PCB板的正面。 

优选的，PCB板为双面PCB板，且双面PCB板的正面和背面的空白区域覆铜，双面PCB板的正面和背面的覆铜区域分别为双面PCB板的正面参考地和背面参考地；正面参考地和背面参考地通过过孔相连；功分器的分支线与激励缝隙正交相交且跨过激励缝隙，并与背面参考地相连。 

优选的，双面PCB板上设有多个过孔，且过孔沿共面线的边沿和/或激励缝隙的边沿分布。 

优选的，高隔离度双极化天线包括多个辐射片，且多个辐射片之间相互平行，设置于辐射片支架上。 

优选的，激励缝隙的形状为轴对称图形，具体为：正“十”字形、菱形“十”字形或“工”字形。 

优选的，后屏蔽腔的形状为圆柱体形、长方体形或多边体形。 

优选的，缩小片为轴对称图形，具体为：圆形、方形、菱形或“十”字形。 

优选的，辐射片的形状为圆形、方形、菱形或“十”字形。 

本实用新型实施例提供的一种高隔离度双极化天线，采用双面PCB板设计，布设于双面PCB板上的功分器分支线跨过激励缝隙短接于激励缝隙对面位置且接地，以电感方式馈入激励缝隙，进而使激励缝隙激发辐射片，将电磁能量发射出去。该高隔离度双极化天线具有较高的隔离度，并且消除了带内窄带串扰现象；同时利用位于激励缝隙中间位置的缩小片，可以 减小激励缝隙的长度，从而可以进一步减小天线的尺寸。利用本实用新型实施例提供的高隔离度双极化天线，拼阵以后，在保持天线极化隔离度指标合格的情况下，可以有效的降低阵列间距，实现基站天线小型化。 

附图说明

图1为现有技术中微带线设计双极化天线的主视图； 

图2为现有技术中微带线设计双极化天线的剖视图； 

图3为现有技术中微带线设计双极化天线隔离3D电磁场仿真结果图； 

图4为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线的第一侧面图； 

图5为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线双面PCB板的背面图； 

图6为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线双面PCB板的正面图； 

图7为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线双面PCB板的侧视图； 

图8为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线的第二侧面图； 

图9为本实用新型实施例中高隔离度双极化天线隔离3D电磁场仿真结果图。 

结合附图在其上标记以下附图标记： 

101-天线板，102-微带线正极化馈线，103-微带线负极化馈线，104-十字缝隙，105-介质，106-微带线参考地； 

10-双面PCB板，11-过孔，12-跨接焊盘焊接飞线，13-正极化信号线，14-功分器分支线，15-激励缝隙，16-负极化信号线，20-负极化信号功分器，21-正极化信号功分器，30-缩小片，41-第一过激励缝隙，42-第二过激励缝隙，43-第三过激励缝隙，44-第四过激励缝隙，50-后屏蔽腔，51-后屏蔽腔安装点，60-辐射片，61-辐射片支架，62-辐射片支架安装点，63-第一辐射片，64-第二辐射片，70-共面线，71-正面参考地，72-背面参考地。 

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。 

根据本实用新型实施例，提供了一种高隔离度双极化天线，图4为本实用新型实施例提供的高隔离度双极化天线的侧面图，该高隔离度双极化天线包括：辐射片60、辐射片支架61和激励器，激励器包括后屏蔽腔50和双面PCB板10，双面PCB板10上设有激励缝隙15、缩小片30和两个功分器。功分器是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，本实用新型实施例中的两个功分器分别为负极化信号功分器20和正极化信号功分器21，用于将输入的射频信号分成两路相等能量；该功分器结构简单，而且能够根据给定的输入阻抗灵活地调整功分器分支线的特性阻抗，以达到良好的匹配。 

辐射片60通过辐射片支架61安装于激励器上，其中，激励器包括后屏蔽腔50和双面PCB板10，布设于该双面PCB板10上的激励缝隙15、缩小片30和两个功分器均为共面设计，设计在同一张PCB板上，即设计在双面PCB板10的同一个面上。 

如图4所示，本实用新型实施例中将双面PCB板10中靠近辐射片60的一面称为正面，远离辐射片60的一面称为背面。图5为本实用新型实施例提供的高隔离度双极化天线双面PCB板的背面图，图6为高隔离度双极化天线双面PCB板的正面图，图7为双面PCB板的侧视图。其中，双面PCB板的正面和背面之间设有过孔11，双面PCB板的正面除过孔11和激励缝隙15以外，大面积覆铜，背面除过孔11、激励缝隙15和共面线70以外的空白区域，也大面积覆铜；共面线70是指布设于双面PCB板背面的线，具体包括功分器、功分器分支线以及焊接飞线等。双面PCB板正面覆铜区域和背面覆铜区域分别为正面参考地71和背面参考地72，且正面参考地71和背面参考地72之间通过不止一个过孔11相连，过孔11沿共面线70边沿和/或激励缝隙15边沿分布。 

具体的，PCB板的背面上布有跨接焊盘焊接飞线12，两路极化信号线13和16，两个极化信号功分器20和21；本实用新型实施例中，13为正极化信号线，16为负极化信号线，20为负极化信号功分器，21为正极化信号功分器，每路功分器都有两路功分器支线14；PCB板的背面上还布有激励缝隙15、缩小片30和四个对称分布的过激励缝隙，该四个过激励缝隙分别为第一过激励缝隙41、第二过激励缝隙42、第三过激励缝隙43和第 四过激励缝隙44。功分器的分支线14与激励缝隙15正交相交且分别通过四个过激励缝隙跨过激励缝隙15；四个过激励缝隙为金属片或类似物，功分器的分支线14通过四个过激励缝隙与背面参考地相连，其中，共面线70只有在此处与背面参考地相连，其他部位与背面覆铜区域相隔一定的距离，不直接接地，具体参见图5所示。 

其中，激励缝隙15的形状为轴对称图形，具体可以为正“十”字形、菱形“十”字形或“工”字形等。缩小片30为金属薄片或类似物，位于激励缝隙15的中间位置；其中，缩小片30越大，激励缝隙15越短，缩小片30越小，激励缝隙15越长；通过缩小片30可以减小激励缝隙15的长度，从而可以进一步减小双极化天线的尺寸。缩小片30的形状可以为圆形、方形、菱形或“十”字形等。本实用新型实施例中，激励缝隙15为正“十”字形、缩小片30为圆形。 

经过两路极化信号线13和16的两路正负极化射频信号，通过各自的功分器，功分器把每路射频信号分为两路。被功分器分出来的两路射频信号分别从激励缝隙15的两边对称位置跨过激励缝隙15，短接于激励缝隙15对面位置，以电感方式馈入激励缝隙15。具体的，来自正极化信号线13的正极化射频信号经过正极化信号功分器21分为两路正极化射频信号，两路正极化射频信号分别通过第一过激励缝隙41和第三过激励缝隙43跨过激励缝隙15，以电感方式馈入激励缝隙15；相应的，来自负极化信号线16的负极化射频信号经过负极化信号功分器20分为两路负极化射频信号，两路负极化射频信号分别通过第二过激励缝隙42和第四过激励缝隙44跨过激励缝隙15，以电感方式馈入激励缝隙15。射频信号馈入激励缝隙15后，激励缝隙15激发的电磁场激励辐射片60，从而使电磁能量通过辐射片60发射到空间中去。 

辐射片支架61通过辐射片支架安装点62安装于双面PCB板10的正面，后屏蔽腔50通过后屏蔽腔安装点51安装于双面PCB板10的背面。具体的，都可以以焊接的方式进行固定安装。后屏蔽腔50的形状可以是圆柱体、长方体或多边体等，后屏蔽腔50与激励缝隙15、位于激励缝隙15中间的缩小片30构成谐振，谐振频率与天线工作频点相同。 

优选的，该高隔离度双极化天线可以包括多个辐射片，如图8所示， 高隔离度双极化天线包括两个辐射片：第一辐射片63和第二辐射片64，其余结构与图1所示的双极化天线类似。当双极化天线需要更高增益或更宽带宽时，可以通过增加辐射片的数量来达到对增益或带宽的要求；一般距离PCB板越远的辐射片越小，即第二辐射片64比第一辐射片63小；辐射片的形状可以是圆形、方形、菱形或“十”字形等形状。本实用新型实施例中，辐射片的形状为圆形。 

以上详细介绍了高隔离度双极化天线的结构，图9为对本实用新型实施例提供的高隔离度双极化天线进行隔离3D电磁仿真的仿真结果。与图3相比较可以得出，图9中双极化隔离度曲线光滑，消除了带内窄带串扰现象，具有较强的抗干扰能力，隔离度高。 

本实用新型实施例提供的一种高隔离度双极化天线，采用双面PCB板设计，布设于双面PCB板上的功分器分支线跨过激励缝隙短接于激励缝隙对面位置且接地，以电感方式馈入激励缝隙，进而使激励缝隙激发辐射片，将电磁能量发射出去。该高隔离度双极化天线具有较高的隔离度，并且消除了带内窄带串扰现象；同时利用位于激励缝隙中间位置的缩小片，可以减小激励缝隙的长度，从而可以进一步减小天线的尺寸。利用本实用新型实施例提供的高隔离度双极化天线，拼阵以后，在保持天线极化隔离度指标合格的情况下，可以有效的降低阵列间距，实现基站天线小型化。 

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种高隔离度双极化天线，其特征在于，包括：辐射片、辐射片支架和激励器，所述辐射片通过所述辐射片支架安装于所述激励器上； 

所述激励器包括后屏蔽腔、两个用于对射频信号进行分路的功分器、用于根据射频信号激发电磁场的激励缝隙和设置于所述激励缝隙中间位置的缩小片； 

两个所述功分器的四路分支线与所述激励缝隙正交相交且跨过所述激励缝隙，短接于所述激励缝隙的对面位置；且所述分支线与所述激励缝隙正交相交的四个正交点对称分布。 

2.根据权利要求1所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述激励缝隙、所述缩小片和两个所述功分器均为共面设计，设计在同一张PCB板上。 

3.根据权利要求2所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述PCB板为双面PCB板，且所述缩小片和两个所述功分器设置于所述双面PCB板的背面； 

所述后屏蔽腔安装于所述双面PCB板的背面，所述辐射片位于所述双面PCB板的正面。 

4.根据权利要求2或3所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述PCB板为双面PCB板，且所述双面PCB板的正面和背面的空白区域覆铜，所述双面PCB板的正面和背面的覆铜区域分别为所述双面PCB板的正面参考地和背面参考地； 

所述正面参考地和所述背面参考地通过过孔相连； 

所述功分器的分支线与所述激励缝隙正交相交且跨过所述激励缝隙，并与所述背面参考地相连。 

5.根据权利要求4所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述双面 PCB板上设有多个过孔，且所述过孔沿共面线的边沿和/或所述激励缝隙的边沿分布。 

6.根据权利要求1所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述高隔离度双极化天线包括多个辐射片，且多个所述辐射片之间相互平行，设置于所述辐射片支架上。 

7.根据权利要求1所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述激励缝隙的形状为轴对称图形，具体为：正“十”字形、菱形“十”字形或“工”字形。 

8.根据权利要求1所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述后屏蔽腔的形状为圆柱体形或长方体形。 

9.根据权利要求1所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述缩小片为轴对称图形，具体为：圆形、方形、菱形或“十”字形。 

10.根据权利要求1或6所述的高隔离度双极化天线，其特征在于，所述辐射片的形状为圆形、方形、菱形或“十”字形。 

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