CN209843945U - 一种双极化全向基站天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种双极化全向基站天线，包括整体介质基板，所述整体介质基板的两端部各设有垂直极化天线阵和水平极化天线阵，所述垂直极化天线阵和水平极化天线阵沿直线共轴排列，所述垂直极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的垂直极化天线单元，所述水平极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的水平极化天线单元。本实用新型具有结构简单、易加工、低剖面、成本低、波束电倾角可调的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及基站天线技术领域，具体涉及一种双极化全向基站天线。
背景技术
在地面移动通信系统中实际使用的基站天线主要有下列形式：
（1）印刷振子（多频段或宽频带）共线排列，天线底部加金属反射板以压缩天线阵在水平面（H面）的方向图，形成水平面±60o的单扇区覆盖。然而，这种共线排列的天线阵不能产生全向波束。实际应用中，通常采用3个相同的印刷振子天线阵构成3扇区空间分集天线布局，方能达到全向波束覆盖的目的。可见，这种方案的问题是天线数量多，体积大。
（2）折合振子天线共线对称排列，以金属固定柱为反射器，在水平面内产生全向型方向图。然而，受金属固定柱的反射影响，水平面方向图偏向一侧，其全向型方向图的增益平坦度不够理想，不能产生水平极化全向方向图，极化分集功能受限。
（3）COCO（Coaxial Collinear）天线基于金属同轴线或微带传输线，每一个辐射单元共线排列，同相位辐射，在水平面内产生垂直极化的全向波束。该天线结构简单，加工方便，但不能产生水平极化的全向方向图；对辐射单元的串联馈电导致COCO天线的波束下倾角调整困难。
在天线学术领域，很多学者对垂直极化或水平极化全向天线开展研究，但同时具备这两种极化功能的研究成果不多。全旭林等人在文献“A Broadband Dual-PolarizedOmnidirectional Antennas for Base Stations”（ IEEE Transactions on Antennasand Propagation, vol.61, no.2, February, 2013, 第943-947页）中提出的一种混合天线结构，该天线由低剖面垂直单极子和四单元对称振子平面环形阵组成，前者产生垂直极化（VP）全向波束，后者产生水平极化（HP）全向波束。然而，该天线结构较为复杂，不利于加工和装配，四单元对称振子平面环形阵的使用导致天线横截面较大，因此，用于基站天线时，天线体积大。
综上所述，对于极化分集功能的无线通信基站而言，如何设计结构简单、体积小巧、波束电倾角可调的双极化全向天线是一个技术难题。
发明内容
发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种双极化全向基站天线，具有结构简单、易加工、低剖面、成本低、波束电倾角可调的优点。
技术方案：本实用新型所述一种双极化全向基站天线，包括整体介质基板，所述整体介质基板的两端部各设有垂直极化天线阵和水平极化天线阵，所述垂直极化天线阵和水平极化天线阵沿直线共轴排列，所述垂直极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的垂直极化天线单元，所述水平极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的水平极化天线单元。
所述垂直极化天线单元包括设于整体介质基板上表面的分体介质基板，所述分体介质基板与整体介质基板之间设有垂直极化金属地，所述分体介质基板的上表面设有微带天线，所述微带天线的两侧部分别向整体介质基板的下表面弯折；所述垂直极化天线单元还包括同轴射频探头，用于对微带天线进行馈电；所述整体介质基板与分体介质基板的宽度相同，所述整体介质基板的宽度大于垂直极化金属地的宽度；每个垂直极化天线单元均含有垂直极化金属地，但相互之间保留距离，物理结构上不连接。
所述水平极化天线单元包括设于整体介质基板上表面的水平极化金属地，所述水平极化金属地上表面的两侧部设有两个垂直金属片，所述两个垂直金属片为相对设置，所述两个垂直金属片之间位于水平极化金属地上设有缝隙天线；所述水平极化天线单元还包括微带馈电网络，用于对缝隙天线进行馈电。在具体实施过程中，可以将整体介质基板的底面覆铜层去掉，仅在水平极化天线阵安装区域保留顶面覆铜层，从而实现所述水平极化金属地，所述水平极化金属地与相邻的垂直极化金属地之间保留间隔。
优选地，所述整体介质基板、垂直极化金属地上开有相对设置的两个过孔，所述同轴射频探头穿过两个过孔，所述同轴射频探头的外导体与垂直极化金属地连接，所述同轴射频探头的内导体穿过分体介质基板与微带天线连接。
优选地，所述微带馈电网络设于整体介质基板的下表面。
优选地，所述缝隙天线位于整体介质基板的中心轴线上。
优选地，所述垂直极化天线阵还包括外置合路器，用于对垂直极化天线阵进行收发信号的合成与分配。
优选地，所述水平极化天线阵还包括级联的“T”形功率分配器，用于对水平极化天线阵进行收发信号的合成与分配。
本实用新型中，所述垂直极化天线阵与水平极化天线阵优选基于PCB印刷电路技术实现，具有加工和装配容易，成本低，重量轻的优点。
有益效果：本实用新型中，水平极化天线阵包括缝隙天线和垂直金属片，馈电网络更加简单，且水平极化天线阵的横向面积小，便于与垂直极化天线阵共轴排列，从而实现一种细长型全向双极化天线阵，有效降低了基站天线的体积。此外，无论是垂直极化天线阵还是水平极化天线阵，均采用并联馈电，克服了串联馈电带宽窄的缺陷；其次，采用并联馈电，调整并联馈电传输线的电长度可以改变天线单元的馈电相位，可以根据实际需求改变波束电倾角。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构图。
图2为本实用新型实施例的俯视图。
图3为本实用新型实施例的主视图。
图4为本实用新型实施例的仰视图。
附图中，1-整体介质基板，2-分体介质基板，3-微带天线，4-垂直极化金属地，5-射频连接器，6-连接器安装块，7-缝隙天线，8-同轴射频探头，9-微带馈电网络，10-过孔，11-合路器。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例
一种双极化全向基站天线，参照图1-4，包括整体介质基板1，整体介质基板1的两端部各设有垂直极化天线阵和水平极化天线阵，所述垂直极化天线阵和水平极化天线阵沿直线共轴排列，所述垂直极化天线阵包括两个沿直线共轴排列的垂直极化天线单元，所述水平极化天线阵包括两个沿直线共轴排列的水平极化天线单元。
所述垂直极化天线单元包括设于整体介质基板1上表面的分体介质基板2，分体介质基板2与整体介质基板1之间设有垂直极化金属地4，分体介质基板2的上表面设有微带天线3，微带天线3的两侧部分别向整体介质基板1的下表面弯折；所述垂直极化天线单元还包括同轴射频探头8，用于对微带天线3进行馈电，整体介质基板1、垂直极化金属地4上开有相对设置的两个过孔10，同轴射频探头8穿过两个过孔10，同轴射频探头8的外导体与垂直极化金属地4连接，同轴射频探头8的内导体穿过分体介质基板2与微带天线3连接；整体介质基板1与分体介质基板2的宽度相同，整体介质基板1的宽度大于垂直极化金属地4的宽度。
所述水平极化天线单元包括设于整体介质基板1上表面的水平极化金属地5，水平极化金属地5上表面的两侧部设有两个垂直金属片6，两个垂直金属片6为相对设置，两个垂直金属片6之间设有缝隙天线7，在水平极化金属地5中心轴线上开槽构成缝隙天线7；所述水平极化天线单元还包括设于整体介质基板1的下表面的微带馈电网络9，用于对缝隙天线进行馈电。
本实施例采用外置合路器11，具体为一分二的功率合成器对垂直极化天线阵进行收发信号的合成与分配；采用级联的1级“T”形功率分配器对水平极化天线阵进行收发信号的合成与分配。
本实施例中，所述水平极化天线阵包括缝隙天线7和垂直金属片6，馈电网络更加简单，且水平极化天线阵的横向面积小，便于与垂直极化天线阵共轴排列，从而实现一种细长型全向双极化天线阵，有效降低了基站天线的体积。此外，无论是垂直极化天线阵还是水平极化天线阵，均采用并联馈电，克服了串联馈电带宽窄的缺陷；其次，采用并联馈电，调整并联馈电传输线的电长度可以改变天线单元的馈电相位，可以根据实际需求改变波束电倾角。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1.一种双极化全向基站天线，其特征在于，包括整体介质基板，所述整体介质基板的两端部各设有垂直极化天线阵和水平极化天线阵，所述垂直极化天线阵和水平极化天线阵沿直线共轴排列，所述垂直极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的垂直极化天线单元，所述水平极化天线阵包括若干沿直线共轴排列的水平极化天线单元；
所述垂直极化天线单元包括设于整体介质基板上表面的分体介质基板，所述分体介质基板与整体介质基板之间设有垂直极化金属地，所述分体介质基板的上表面设有微带天线，所述微带天线的两侧部分别向整体介质基板的下表面弯折；所述垂直极化天线单元还包括同轴射频探头，用于对微带天线进行馈电；所述整体介质基板与分体介质基板的宽度相同，所述整体介质基板的宽度大于垂直极化金属地的宽度；
所述水平极化天线单元包括设于整体介质基板上表面的水平极化金属地，所述水平极化金属地上表面的两侧部设有两个垂直金属片，所述两个垂直金属片为相对设置，所述两个垂直金属片之间位于水平极化金属地上设有缝隙天线；所述水平极化天线单元还包括微带馈电网络，用于对缝隙天线进行馈电。
2.根据权利要求1所述的双极化全向基站天线，其特征在于，所述整体介质基板、垂直极化金属地上开有相对设置的两个过孔，所述同轴射频探头穿过两个过孔，所述同轴射频探头的外导体与垂直极化金属地连接，所述同轴射频探头的内导体穿过分体介质基板与微带天线连接。
3.根据权利要求1或2所述的双极化全向基站天线，其特征在于，所述微带馈电网络设于整体介质基板的下表面。
4.根据权利要求1或2所述的双极化全向基站天线，其特征在于，所述缝隙天线位于整体介质基板的中心轴线上。
5.根据权利要求1或2所述的双极化全向基站天线，其特征在于，所述垂直极化天线阵还包括外置合路器，用于对垂直极化天线阵进行收发信号的合成与分配。
6.根据权利要求1或2所述的双极化全向基站天线，其特征在于，所述水平极化天线阵还包括级联的“T”形功率分配器，用于对水平极化天线阵进行收发信号的合成与分配。
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