CN207967291U - 一种耦合振子及天线 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种耦合振子、天线及其应用。本申请的耦合振子，包括一体成型的“H”型振子臂，四个绝缘支撑柱，四个金属寄生片和耦合带状线；“H”型振子臂两侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片，“H”型振子臂中间连接臂上开设带宽调节槽，中间连接臂的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体；耦合带状线固定安装在金属支撑导体；四个绝缘支撑柱分别设置于“H”型振子臂的四个分支臂上；金属寄生片呈方形金属片状，分别设置于“H”型振子臂的四个分支臂的正下方。本申请的耦合振子，可以获得低频超宽带，提高天线增益，为tetra数字集群通信系统提供了一种新的低频超宽带天线，提高了其通讯能力和实用性。

Description

一种耦合振子及天线

技术领域

本申请涉及基站天线领域，特别是涉及一种耦合振子及天线。

背景技术

基站天线是移动通信网络工程中必不可少的设备。基站天线通常包括：辐射单元、反射板和馈电网络。其中，辐射单元即振子是将接收或发送电磁信号的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，通常一个基站天线的反射板上安装有一个或多个振子。

Tetra数字集群通信系统，是一种基于数字时分多址技术的无线集群移动通信系统。被公共安全部门、铁路、交通、大型企业等部门广泛的采用，用于指挥、调度、数据传输等业务。Tetra通信系统主要工作频段为350～380MHz、 380～400MHz、410～430MHz、420～450MHz、450～470MHz、806～825MHz或 851～870MHz频段；天线一般都采用窄带约20～30MHz的全向天线，再经过分区后每个工作频段一般仅有2～5MHz，难以满足多区域覆盖范围的使用需求。并且，全向天线的增益一般很低，只有约5db左右。

发明内容

本申请的目的是提供一种新结构的耦合振子，采用该耦合振子的天线。

本申请采用了以下技术方案：

本申请的一方面公开了一种耦合振子，包括一体成型的“H”型振子臂1，四个绝缘支撑柱21、22、23和24，四个金属寄生片31、32、33和34，以及耦合带状线4；“H”型振子臂1的两个侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片111 和112，两个侧边分别形成两个辐射金属片111和112，“H”型振子臂1的中间连接臂12上开设有用于宽带匹配的带宽调节槽121，中间连接臂12的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体131和132，两个金属支撑导体131和 132分别位于中间连接臂12的两侧，用于将“H”型振子臂1固定支撑在反射板上；“H”型振子臂1，辐射金属片111和112，以及金属支撑导体131和132，三者一体成型；耦合带状线4固定安装在金属支撑导体131和132上，将两侧的金属支撑导体131和132、“H”型振子臂1和辐射金属片111和112耦合成一个辐射阵列；四个绝缘支撑柱21、22、23和24分别设置于“H”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144上，用于将“H”型振子臂1固定支撑在反射板上；金属寄生片31、32、33和34呈方形金属片状，金属寄生片31、32、33 和34分别设置于“H”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144的正下方，并且，与“H”型振子臂1平行。

需要说明的是，本申请的耦合振子，通过“H”型振子臂和辐射金属片结构的设计，可以获得低频超宽带，本申请的一种实现方式中，其工作频段在 330～470MHz，能够满足多区域覆盖范围的使用需求；并且，通过金属寄生片的设置，减小了波瓣宽度，使得天线增益达到约15db。此外，“H”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体一体成型，结构简单，直接通过冲压或切割成型即可，加工方便；大大节约了材料和生产成本。

优选的，带宽调节槽121延伸至辐射金属片111和112与“H”型振子臂1 连接的侧边上，形成侧边槽122。

需要说明的是，无论是带宽调节槽121还是“H”型振子臂与辐射金属片连接侧边上的侧边槽，其作用都是使宽带匹配，以达到所需的带宽和频段。

优选的，带宽调节槽121上设置有绝缘连接件123，用于稳固“H”型振子臂1的结构。

需要说明的是，由于本申请的一种实现方式中，带宽调节槽是沿着中间连接臂一直延伸到辐射金属片与“H”型振子臂连接的侧边上的，整个带宽调节槽比较长，也呈“H”型，会影响“H”型振子臂的结构稳定性，为了使振子臂稳固，而又不影响带宽调节槽本身的功能，因此，采用绝缘连接件123将带宽调节槽两边的金属部分连接起来，以稳固“H”型振子臂1的结构。

本申请的另一面公开了一种天线，包括反射板5、馈电网络6和本申请的耦合振子；“H”型振子臂1通过绝缘支撑柱21、22、23和24，以及金属支撑导体131和132，固定连接于反射板5表面；其中，金属支撑导体131和132将“H”型振子臂1支撑起来，绝缘支撑柱21、22、23和24将“H”型振子臂1的四端固定；金属寄生片31、32、33和34固定安装于反射板5表面，并且，位于反射板5和“H”型振子臂1之间；馈电网络6为带状线，并且与耦合带状线4一体成型，安装于反射板5上。

需要说明的是，金属寄生片是通过与“H”型振子臂形成电容的形式进行波瓣调节的，因此，金属寄生片与“H”型振子臂本身是平行设置，并且没有电连通的。在本申请的耦合振子中，金属寄生片与“H”型振子臂可以通过绝缘支撑柱实现连接；在本申请的天线中，金属寄生则是直接固定安装在反射板上，虽然连接关系有所改变，但是，其结构和功能是一样的。

优选的，反射板5上开设有若干条长方形的波瓣调节槽51和52。

优选的，反射板5上安装有一个或多个本申请的耦合振子。

可以理解，根据天线的使用需求或环境，一个反射板上可以安装一个或多个耦合振子，如本申请实施例中图5至图7所示。

本申请的再一面公开了本申请的耦合振子或本申请的天线在tetra数字集群通信系统中的应用。

需要说明的是，本申请的耦合振子，或采用该耦合振子的天线，由于具有低频超宽带，因此，可以覆盖多区域范围，并且，天线增益达到15db左右，能够大大提高tetra数字集群通信系统的使用性能。可以理解，本申请的耦合振子或天线，具有低频超宽带和高增益，其它需要类似功能的系统或装置同样可以适用，不只限于tetra数字集群通信系统。

本申请的有益效果在于：

本申请的耦合振子，通过“H”型振子臂和辐射金属片结构的设计，一方面，可以获得低频超宽带，并且大大提高了天线增益；另一方面，辐射金属片垂直向下延伸，减小了振子和天线的宽度，结构更加小型实用。本申请为tetra数字集群通信系统提供了一种新的低频超宽带的耦合振子和天线，提高了tetra数字集群通信系统的通讯能力和实用性。

附图说明

图1是本申请实施例中天线内部的结构示意图；

图2是本申请实施例中耦合振子的“H”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体的结构示意图；

图3是本申请实施例中耦合振子的“H”型振子臂、辐射金属片和金属支撑导体另一视角的结构示意图；

图4是本申请实施例中的反射板部分的结构示意图；

图5是本申请实施例中第二种实现方式的天线内部的结构示意图；

图6是本申请实施例中第三种实现方式的天线内部的结构示意图；

图7是本申请实施例中第四种实现方式的天线内部的结构示意图；

图8是本申请实施例中天线回波损耗测试结果图；

图9是本申请实施例中单个振子的水平面方向图测试结果；

图10是本申请实施例中两阵列天线的垂直面方向图测试结果；

图11是本申请实施例中三阵列天线的垂直面方向图测试结果；

图12是本申请实施例中四阵列天线的垂直面方向图测试结果。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例

本例的耦合振子，如图1至图3所示，包括一体成型的“H”型振子臂1，四个绝缘支撑柱21、22、23和24，四个金属寄生片31、32、33和34，以及耦合带状线4。“H”型振子臂1的两个侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片111 和112，两个侧边分别形成两个辐射金属片111和112。“H”型振子臂1的中间连接臂12上开设有用于宽带匹配的带宽调节槽121；带宽调节槽121延伸至辐射金属片111和112与“H”型振子臂1连接的侧边上，形成侧边槽122；并且，带宽调节槽121上设置有绝缘连接件123，用于稳固“H”型振子臂1的结构。中间连接臂12的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体131和132，用于将“H”型振子臂1固定支撑在反射板上。“H”型振子臂1，辐射金属片111 和112，以及金属支撑导体131和132，三者一体成型。耦合带状线4固定安装在金属支撑导体131和132上，将两侧的金属支撑导体131和132、“H”型振子臂1和辐射金属片111和112耦合成一个辐射阵列。四个绝缘支撑柱21、22、 23和24分别设置于“H”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144上，用于将“H”型振子臂1固定支撑在反射板上。金属寄生片31、32、33和34呈方形金属片状，金属寄生片31、32、33和34分别设置于“H”型振子臂1的四个分支臂141、142、143和144的正下方，并且，与“H”型振子臂1平行。

本例的天线，如图1和图4所示，包括反射板5、馈电网络6和一个耦合振子。“H”型振子臂1通过绝缘支撑柱21、22、23和24，以及金属支撑导体131 和132，固定连接于反射板5表面；其中，金属支撑导体131和132将“H”型振子臂1支撑起来，绝缘支撑柱21、22、23和24将“H”型振子臂1的四端固定；金属寄生片31、32、33和34固定安装于反射板5表面，并且，位于反射板5和“H”型振子臂1之间；馈电网络6为带状线，并且与耦合带状线4一体成型，安装于反射板5上。如图4所示，反射板5上开设有若干条长方形的波瓣调节槽51和52。

根据使用需求，本例的其它实现方式中，分别在反射板上安装了两个或多个本例的耦合振子，如图5至图7所示。其中，图5是安装两个耦合振子的结构示意图，图6是安装三个耦合振子的结构示意图，图7是安装四个耦合振子的结构示意图。

本例采用安捷伦E5071C网络分析仪，对本例的天线进行测试，结果显示，在330～470MHz内的回波损耗优于-16.5db，如图8所示，说明带宽满足设计要求。

对本例的天线进行室外远场测试，测试单个振子的水平面方向图，结果如图9和表1所示，结果显示，本例的振子波束宽度大约在68-76度。

表1各频点的水平面波瓣宽度测试结果

频点(MHz)	波瓣宽度(度)	频点(MHz)	波瓣宽度(度)
				330	70.1	410	75.5
350	76.3	430	70.6
				370	76.1	450	69.2
390	71.6	470	68.4
				400	72.9	\	\

对本例的天线进行垂直面方向图测试，本例分别测试了两阵列天线、三阵列天线和四阵列天线，结果如图10至图12所示，图10至图12依序为两阵列天线、三阵列天线和四阵列天线的垂直面方向图测试。结果显示，在330～470MHz 频段内，各频点的垂直面方向图都满足设计要求。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种耦合振子，其特征在于：包括一体成型的“H”型振子臂(1)、绝缘支撑柱(21、22、23、24)、金属寄生片(31、32、33、34)和耦合带状线(4)；

所述“H”型振子臂(1)的两个侧边具有垂直向下延伸的辐射金属片(111、112)，“H”型振子臂(1)的中间连接臂(12)上开设有用于宽带匹配的带宽调节槽(121)，中间连接臂(12)的中部两侧分别具有向下倾斜延伸的金属支撑导体(131、132)，用于将“H”型振子臂(1)固定支撑在反射板上；所述“H”型振子臂(1)、辐射金属片(111、112)和金属支撑导体(131、132)一体成型；

所述耦合带状线(4)固定安装在所述金属支撑导体(131、132)上，将两侧的金属支撑导体(131、132)、“H”型振子臂(1)和辐射金属片(111、112)耦合成一个辐射阵列；

所述绝缘支撑柱(21、22、23、24)设置于“H”型振子臂(1)的四个分支臂(141、142、143、144)上，用于将“H”型振子臂(1)固定支撑在反射板上；

所述金属寄生片(31、32、33、34)呈方形金属片状，金属寄生片(31、32、33、34)分别设置于“H”型振子臂(1)的四个分支臂(141、142、143、144)的正下方，并且，与“H”型振子臂(1)平行。

2.根据权利要求1所述的耦合振子，其特征在于：所述带宽调节槽(121)延伸至所述辐射金属片(111、112)与所述“H”型振子臂(1)连接的侧边上，形成侧边槽(122)。

3.根据权利要求1或2所述的耦合振子，其特征在于：带宽调节槽(121)上设置有绝缘连接件(123)，用于稳固所述“H”型振子臂(1)的结构。

4.一种天线，包括反射板(5)、馈电网络(6)和权利要求1-3任一项所述的耦合振子；所述“H”型振子臂(1)通过所述绝缘支撑柱(21、22、23、24)和所述金属支撑导体(131、132)固定连接于所述反射板(5)表面；所述金属寄生片(31、32、33、34)固定安装于所述反射板(5)表面，并且，位于反射板(5)和“H”型振子臂(1)之间；所述馈电网络(6)为带状线，并且与所述耦合带状线(4)一体成型，安装于所述反射板(5)上。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于：所述反射板(5)上开设有若干条长方形的波瓣调节槽(51、52)。

6.根据权利要求4或5所述的天线，其特征在于：所述反射板(5)上安装有一个或多个所述耦合振子。