CN205790384U

CN205790384U - 一种双极化基站天线

Info

Publication number: CN205790384U
Application number: CN201620671596.2U
Authority: CN
Inventors: 褚庆昕; 黄东华; 邹光健; 陈韶明
Original assignee: South China University of Technology SCUT; GCI Science and Technology Co Ltd
Current assignee: South China University of Technology SCUT; GCI Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2026-06-27

Abstract

本实用新型公开了一种双极化基站天线，包括反射板、巴伦、馈电单元和辐射单元；所述馈电单元和所述辐射单元处于同一平面，且固定于所述巴伦的上端；所述馈电单元和所述辐射单元之间具有缝隙；所述巴伦的下端固定于所述反射板上；所述巴伦和所述馈电单元为金属一体化结构。采用本实用新型实施例，能够提高基站天线的阻抗带宽，且使基站天线的尺寸较小、结构紧凑。

Description

一种双极化基站天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及一种双极化基站天线。

背景技术

随着移动通信4G网络建设的兴起，移动通信将会出现第二代到第四代系统共存的局面。基站数量的急剧增加、蜂窝小区半径的缩小、天线资源匮乏、新建站点选址困难等问题日益显现，除此之外，国家政策鼓励民营资本进入电信运营市场，创立铁塔公司负责电信基础设施的建设及维护，这在设备通用性、站址规划等方面提出了新的需求。为了节省基站的站址安装资源，减少网络建设成本、避免重复投资及对土地能源的过度消耗，对移动通信基站系统提出了更高的要求，如果解决方案可以同时兼容多种通信标准，覆盖多种移动通信频段，无疑将大大提升市场竞争力。多频小型化天线是基站天线的主要发展方向。

随着移动通信技术的飞速发展，传统的单制式系统已经不能满足要求了，而2G，3G，4G共存的多频通信系统已经成为了主流，所以研究多频基站天线就显得非常重要了。但是，传统的±45°双极化基站天线采用直接馈电的方式，将天线的馈电单元和辐射单元直接相连，导致基站天线的结构不紧凑而占用较大的空间，且很难组合出小尺寸的多频基站天线，同时使得天线辐射单元的频带较窄。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种双极化基站天线，能够提高基站天线的阻抗带宽，且使基站天线的尺寸较小、结构紧凑。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种双极化基站天线，包括反射板、巴伦、馈电单元和辐射单元；

所述馈电单元和所述辐射单元处于同一平面，且固定于所述巴伦的上端；所述馈电单元和所述辐射单元之间具有缝隙；所述巴伦的下端固定于所述反射板上；所述巴伦和所述馈电单元为金属一体化结构。

优选地，所述巴伦的高度为四分之一个波长。

进一步地，所述辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂；

所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第三辐射臂和所述第四辐射臂处于同一平面；所述第一辐射臂与所述第三辐射臂呈中心对称，所述第二辐射臂与所述第四辐射臂呈中心对称，且相邻的辐射臂相互垂直。

进一步地，所述馈电单元包括第一馈电件、第二馈电件、第三馈电件和第四馈电件；所述第一馈电件包括第一馈电臂和第二馈电臂，所述第二馈电件包括第三馈电臂和第四馈电臂，所述第三馈电件包括第五馈电臂和第六馈电臂，所述第四馈电件包括第七馈电臂和第八馈电臂；

所述第一馈电臂和所述第八馈电臂分别平行位于所述第一辐射臂的两侧，且与所述第一辐射臂之间具有缝隙；所述第二馈电臂和所述第三馈电臂分别平行位于所述第二辐射臂的两侧，且与所述第二辐射臂之间具有缝隙；所述第四馈电臂和所述第五馈电臂分别平行位于所述第三辐射臂的两侧，且与所述第三辐射臂之间具有缝隙；所述第六馈电臂和所述第七馈电臂分别平行位于所述第四辐射臂的两侧，且与所述第四辐射臂之间具有缝隙。

优选地，每个辐射臂的长度均长于其两侧的馈电臂的长度；所述每个辐射臂的长度均为0.2个波长。

进一步地，所述双极化基站天线还包括固定介质；

每个辐射臂及其两侧的馈电臂通过所述固定介质固定在一起。

进一步地，所述固定介质为塑料固定介质。

进一步地，所述双极化基站天线还包括第一同轴电缆和第二同轴电缆；

所述第一同轴电缆的外导体连接所述第二馈电件，所述第一同轴电缆的内导体连接所述第四馈电件；所述第二同轴电缆的外导体连接所述第三馈电件，所述第二同轴电缆的内导体连接所述第一馈电件。

优选地，所述第一同轴电缆和所述第二同轴电缆的特性阻抗均为50Ω。

优选地，每个辐射臂的结构均相同，且所述每个辐射臂的结构包括但不限于：直线结构、阶梯结构或箭形结构。

本实用新型实施例提供的双极化基站天线，能够通过辐射单元和馈电单元之间的缝隙进行耦合馈电，使该耦合效应引入一个新的高频谐振模式，增加天线带宽，从而在一个较宽的频带范围内辐射电磁波，而且，巴伦和馈电单元为金属一体化结构，结构稳定，具有更好的强度，易于组合成多制式基站天线。

附图说明

图1是本实用新型提供的双极化基站天线的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的双极化基站天线的一个实施例的俯视图；

图3是本实用新型提供的双极化基站天线中固定装置的一个实施例的俯视图；

图4是本实用新型提供的双极化基站天线的另一个实施例的俯视图；

图5是本实用新型提供的双极化基站天线的又一个实施例的结构示意图；

图6是本实用新型提供的双极化基站天线工作在780MHz-990MHz频段的驻波比仿真曲线；

图7是本实用新型提供的双极化基站天线工作在780-990MHz频段的隔离度S21曲线；

图8是本实用新型提供的双极化基站天线工作在780-990MHz频段的水平面半功率波束宽度仿真曲线；

图9是本实用新型提供的双极化基站天线工作在780-990MHz频段的增益仿真曲线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的双极化基站天线的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供一种双极化基站天线，包括反射板1、巴伦7、馈电单元和辐射单元；

所述馈电单元和所述辐射单元处于同一平面，且固定于所述巴伦7的上端；所述馈电单元和所述辐射单元之间具有缝隙；所述巴伦7的下端固定于所述反射板1上；所述巴伦7和所述馈电单元为金属一体化结构。

优选地，所述巴伦7的高度为四分之一个波长。

进一步地，所述辐射单元包括第一辐射臂3、第二辐射臂4、第三辐射臂5和第四辐射臂6；

所述第一辐射臂3、所述第二辐射臂4、所述第三辐射臂5和所述第四辐射臂6处于同一平面；所述第一辐射臂3与所述第三辐射臂5呈中心对称，所述第二辐射臂4与所述第四辐射臂6呈中心对称，且相邻的辐射臂相互垂直。

进一步地，如图2所示，所述馈电单元包括第一馈电件、第二馈电件、第三馈电件和第四馈电件；所述第一馈电件包括第一馈电臂8和第二馈电臂9，所述第二馈电件包括第三馈电臂10和第四馈电臂11，所述第三馈电件包括第五馈电臂12和第六馈电臂13，所述第四馈电件包括第七馈电臂14和第八馈电臂15；

所述第一馈电臂8和所述第八馈电臂15分别平行位于所述第一辐射臂3的两侧，且与所述第一辐射臂3之间具有缝隙；所述第二馈电臂9和所述第三馈电臂10分别平行位于所述第二辐射臂4的两侧，且与所述第二辐射臂4之间具有缝隙；所述第四馈电臂11和所述第五馈电臂12分别平行位于所述第三辐射臂5的两侧，且与所述第三辐射臂5之间具有缝隙；所述第六馈电臂13和所述第七馈电臂14分别平行位于所述第四辐射臂6的两侧，且与所述第四辐射臂6之间具有缝隙。

需要说明的是，本实用新型提供的双极化基站天线由反射板1、巴伦7、馈电单元和辐射单元构成。其中，巴伦7用螺丝钉固定在反射板1上，巴伦7一方面用于支撑天线，另一方面用于对天线进行平衡馈电，巴伦的初始高度为中心频率处对应的四分之一波长。反射板1为矩形反射板，反射板1上具有侧边2，反射板1和侧边2可以用来实现基站天线稳定的定向辐射。第一辐射臂3、第二辐射臂4、第三辐射臂5和第四辐射臂6构成辐射单元，基站天线主要是通过辐射单元来辐射电磁波，辐射单元中的每个辐射臂的长度约为基站天线中心频率处对应的0.2个波长，每个辐射臂的一端连接巴伦。第一馈电臂8、第二馈电臂9、第三馈电臂10、第四馈电臂11、第五馈电臂12、第六馈电臂13、第七馈电臂14和第八馈电臂15构成馈电单元，馈电臂的长度相比于辐射臂要小很多。馈电单元与辐射单元分开而不直接相连，馈电单元通过两者之间的缝隙来对辐射单元进行耦合馈电，该耦合效应会引入一个新的高频谐振模式，增加天线的带宽，从而在一个较宽的频带范围内辐射电磁波。馈电单元上的表面电流通过缝隙在辐射单元上感应出表面电流，从而在一个宽频带内实现稳定的电磁波辐射。通过控制馈电单元和辐射单元之间的缝隙宽度可以控制基站天线的高频谐振模式，从而调节基站天线的阻抗匹配特性。

巴伦和馈电单元采用金属铸件结构，金属材料为铜、铝等良导体，采用金属铸件结构的基站天线可以具有较强的稳定性，比较适合在室外复杂的环境下工作。另外，本实用新型所提供的基站天线形似一个“十”字，结构紧凑切，且占用空间较小，易于组合成小尺寸的多频基站天线。

进一步地，所述双极化基站天线还包括固定介质16；

每个辐射臂及其两侧的馈电臂通过所述固定介质16固定在一起。

进一步地，所述固定介质为塑料固定介质。

需要说明的是，如图3所示，固定介质16上设有倒钩，通过倒钩将辐射单元与馈电单元固定在一起，即将每个辐射臂与其两侧的馈电臂固定在一起，且使每个辐射臂与其两侧的馈电臂具有缝隙。

进一步地，如图2所示，所述双极化基站天线还包括第一同轴电缆17和第二同轴电缆18；

所述第一同轴电缆17的外导体连接所述第二馈电件，所述第一同轴电缆17的内导体连接所述第四馈电件；所述第二同轴电缆18的外导体连接所述第三馈电件，所述第二同轴电缆18的内导体连接所述第一馈电件。

需要说明的是，本实用新型提供的双极化基站天线采用同轴线馈电，同轴线的一端接信号源，同轴线的另一端连接馈电单元，其中，每个同轴线的外导体连接一个馈电单元，同轴线的内导体通过巴伦上的通孔连接该馈电单元正对的馈电单元，从而完成对馈电单元的激励。

需要说明的是，辐射单元中辐射臂的结构可以是任意可以延长电流路径的结构形式，如图1所示，第一辐射臂3、第二辐射臂4、第三辐射臂5和第四辐射臂6均为直线结构，如图4所示，第一辐射臂3、第二辐射臂4、第三辐射臂5和第四辐射臂6均为箭形结构，其余结构以及缝隙耦合原理与上述实施例相同。另外，如图5所示，第一辐射臂3、第二辐射臂4、第三辐射臂5和第四辐射臂6均为阶梯结构，改变其在垂直方向上的高度，同样可以延长电流路径，有利于小型化的实现，其余结构即缝隙耦合原理与上述实施例相同。

图6，图7，图8和图9是本发明实施例的相关参数的仿真数据。其中，图6是天线的驻波比仿真曲线，可知通带内有两个谐振模式，其中低频谐振模式由辐射单元产生，高频谐振模式则是由馈电单元和辐射单元间的缝隙产生的，该天线在760-990MHz频带内满足驻波比SWR<1.5，相对阻抗带宽为26.3％，其中Port1表示端口1的驻波比，Port2表示端口2的驻波比。图7是工作在760-990MHz频段的隔离度S21曲线，S21代表端口1和端口2之间的隔离度，可见该基站天线的隔离度非常好，在整个频带内满足S21<-42dB。图8是工作在760-990MHz频段的水平面半功率波束宽度仿真曲线，其中Port1表示端口1激励时的水平面半功率波束宽度，Port2表示端口2激励时的水平面半功率波束宽度，可见整个频带内基站天线的半功率波束宽度非常稳定，满足65°±6°的基站天线指标要求。图9是工作在760-990MHz频段的增益仿真曲线，其中Port1表示端口1激励时的增益，Port2表示端口2激励时的增益，在整个频段内，天线的增益都在8dBi以上。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种双极化基站天线，其特征在于，包括反射板、巴伦、馈电单元和辐射单元；

2.如权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述巴伦的高度为四分之一个波长。

3.如权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述辐射单元包括第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂和第四辐射臂；

4.如权利要求3所述的双极化基站天线，其特征在于，所述馈电单元包括第一馈电件、第二馈电件、第三馈电件和第四馈电件；所述第一馈电件包括第一馈电臂和第二馈电臂，所述第二馈电件包括第三馈电臂和第四馈电臂，所述第三馈电件包括第五馈电臂和第六馈电臂，所述第四馈电件包括第七馈电臂和第八馈电臂；

5.如权利要求4所述的双极化基站天线，其特征在于，每个辐射臂的长度均长于其两侧的馈电臂的长度；所述每个辐射臂的长度均为0.2个波长。

6.如权利要求4所述的双极化基站天线，其特征在于，所述双极化基站天线还包括固定介质；

7.如权利要求6所述的双极化基站天线，其特征在于，所述固定介质为塑料固定介质。

8.如权利要求4所述的双极化基站天线，其特征在于，所述双极化基站天线还包括第一同轴电缆和第二同轴电缆；

9.如权利要求8所述的双极化基站天线，其特征在于，所述第一同轴电缆和所述第二同轴电缆的特性阻抗均为50Ω。

10.如权利要求3至9任一项所述的双极化基站天线，其特征在于，每个辐射臂的结构均相同，且所述每个辐射臂的结构包括但不限于：直线结构、阶梯结构或箭形结构。