CN2701094Y - 双极化对称振子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双极化对称振子天线。该天线主要由两个双极化振子臂(1)、振子支撑腿(2)、U形巴伦(3)构成振子整体，该两个振子整体对称放置沿轴向固定在反射板(6)上。其特点是在U形巴伦(3)与振子支撑腿(2)的连接处增设并联枝节(4)，将双极化振子两臂间的作用进行抵消，使其具有非常好的隔离度和交叉极化电平。同时为了增强天线整体的机械抗震性，将振子阻抗设计为50Ω，可以很方便地对每个振子进行激励，较方便地实现赋形。因此，利用该振子组成的阵列不需要采用隔离片就可以具有比较好的电气性能。该天线可应用于蜂窝通信系统中。

Description

双极化对称振子天线

技术领域

本实用新型涉及通信天线，具体说是一种双极化对称振子天线，主要应用于蜂窝通信系统中。

背景技术

当前，在移动通信系统中，由于用户数量的迅速增长，通信信道不足已经成为人口密集地区的严重问题。因此，强烈要求使用有效的频率复用技术已成为当前之急需。虽然蜂窝系统是一种有利的频率复用的技术，但是，为了有效地进行频率复用，必须对蜂窝进行再分割。而这种分割的效能主要依赖于基站天线的辐射方向图形状。为了保证服务区内的信号增益，一般采用带有反射板的垂直线阵天线，通过合适的阵列天线方向图来实现波束赋形。但在实现赋形的时候，往往存在许多不利的因素，有些为了实现更好的赋形效果，需要对各个单元都进行赋形，对天线设计匹配就会带来一定的困难。例如，在基站天线中，传统振子与75Ω同轴线匹配，由于75Ω同轴线芯线较细，因此抗震性较差，许多天线在抗震试验中出现问题。有些传统双极化天线由于使用隔离片来提高隔离度，对天线其它参数会有影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免已有技术的不足，提供一种容易实现、成本低、性能好的双极化对称振子天线，以实现赋形效果。

实现本发明目的的技术方案是：

通过设计合理的振子阻抗和振子基部的结构使其易于实现赋形，并具有非常好的隔离度指标。为了与芯线较粗的50Ω同轴线进行匹配，本实用新型将振子阻抗设计为50Ω，增强了天线整体的机械抗震性，同时可以很方便地对每个振子进行激励，较方便地实现赋形。整个振子结构主要由两个双极化振子臂、振子支撑腿、U形巴伦构成，该两个振子整体对称放置沿轴向固定在反射板上。其特点是在U形巴伦上增设并联枝节，将双极化振子两臂间的作用进行抵消，使其具有非常好的隔离度和交叉极化电平。因此，利用该振子组成的阵列不需要采用隔离片就可以具有比较好的电气性能，而且可以方便的实现波束赋形。

本实用新型与已有的双极化振子相比，具有如下优点：

1.具有较好的机械性能。

由于传统双极化振子有各种各样的结构，一般与内芯较细的75Ω同轴线相匹配，因而抗震性差；而本实用新型的振子由于将特性阻抗设计为50Ω，可以直接与内芯较粗的50Ω同轴线相匹配，使其具有更好的机械抗震性。

2.便于实现赋形天线

传统振子在做赋形天线时需要在阻抗匹配方面做一定的工作，而本实用新型振子结构由于特性阻抗为50Ω，可以很方便地实现匹配，并且可以增加赋形天线中可以调整参数的数目，因而，更容易实现较好的赋形效果。

3.具有较好的电气性能

传统振子实现双极化天线阵列时，由于隔离度不够，往往需要采用隔离片，但是隔离片对天线其他指标会产生影响，而且在设计赋形天线时非常不利。而本实用新型振子由于在U形巴伦上设计了并联枝节，将双极化振子两臂间的作用进行抵消，从而具有很好的隔离度和交叉极化电平。因此，在组阵时就可不用隔离片也可以具有较好的性能，克服了现有技术中存在的诸多问题。利用本实用新型振子组装出的天线，直接就可具有非常好的隔离度指标，不需要再如传统天线那样采用隔离片来调节隔离度。

实测表明，本实用新型工作于870-960MHz范围，可实现水平面90度波束宽度。

表1列出四单元阵列的方向图测试结果。该天线阵列实现90度扇区覆盖，可以看出在整个频段内，对双极化天线的两个端口其扇区覆盖都满足90°±8°的要求。该天线阵列的极化鉴别率指标要求为15dB，而该天线测试指标结果可以看出在整个频段内极化鉴别率在18.2-23.5dB之间，都远远满足此指标要求，这也是该实用新型的另一个高性能的表现，即具有较好的交叉极化鉴别率。天线的其他指标，如增益和前后比也都已经满足了指标要求。这些测试结果都证明了该实用新型的高性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型组成的四单元天线阵列的结构示意图

图3为四单元阵列电压驻波比VSWR测试结果图

图4为四单元阵列隔离度测试结果图

具体实施方式

以下参照幅图详细说明本实用新型的结构和效果。

参照图1，本实用新型主要由加工为一体的双极化振子臂1、支撑腿2、U形巴伦3两个振子整体构成，该两个振子整体对称固定在水槽形反射板6的底板上，两个对称双极化振子1之间设有缝隙7，该缝隙的宽度与振子总长度之比为1∶10。U形巴伦3与支撑腿2的相接处连接有并联枝节4，垂直固定在U形巴伦的根部与地板之间，该并联枝节的宽度与U形巴伦长度之比为1∶3。通过设计振子缝隙的宽度5和并联枝节4的宽度可以实现50Ω振子阻抗。水槽形反射板的侧板5与底板6之间的夹角可以在90度到180度之间调节。

参照图2，利用本实用新型的振子单元1可以组成四单元等间距阵列，即将四个双极化振子整体结构按等间距固定在水槽形反射板6的底板上，各个单元间通过同轴线相连。

参照图3，利用本实用新型的振子单元组成的四单元阵列，具有较好的电压驻波比VSWR特性。从图3给出的两个端口的电压驻波比VSWR特性所显示出的两端口反射系数S22具体值可以看出，在频段870-960MHz范围内，870MHz点的VSWR为1.05，中心频率点915MHz点对应VSWR为1.31，高频点960MHz对应为1.19。从总体可以看出两个端口的VSWR都在1.35以下，比一般指标要求的VSWR在1.4以下低。

表1列出四单元阵列的方向图测试结果。该天线阵列实现90度扇区覆盖，可以看出在整个频段内，对双极化天线的两个端口其扇区覆盖都满足90°±8°的要求。该天线阵列的极化鉴别率指标要求为15dB，而该天线测试指标结果可以看出在整个频段内极化鉴别率在18.2-23.5dB之间，都远远满足此指标要求，这也是该实用新型的另一个高性能的表现，即具有较好的交叉极化鉴别率。天线的其他指标，如增益和前后比也都已经满足了指标要求。这些测试结果都证明了该实用新型的高性能。

               表1四单元天线测试结果

参照图4，利用本实用新型的振子单元组成的四单元阵列的两个端口间的隔离度在870MHz点的隔离度为-35.8dB，在中心频率点915MHz点的隔离度为-45.7dB，在高频点960MHz的隔离度为-37.6dB。可以看出在整个频段内两端口间隔离度都在-35dB以下，对于90度的扇区天线，隔离度要求为-28dB，而该阵列远远满足这个指标。

本实用新型提供了一个双极化振子天线，该振子天线具有较好的机械和电气性能，显然，所述技术领域的技术人员可以不经过任何创造性劳动，而利用本实用新型的技术构思，作出不仅仅限于四个辐射单元的同类型的基站天线。

Claims (3)

1.一种双极化对称振子天线，包括由两个对称的双极化振子臂(1)、支撑腿(2)、U形巴伦(3)构成的振子整体，该两个振子整体对称放置固定在反射板(6)上，其特征在于U形巴伦(3)与支撑腿(2)的相接处连接有并联枝节(4)，且整个阵子的阻抗设为50Ω。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于并联枝节(4)固定在U形巴伦的根部与反射板(6)之间，该并联枝节的宽度与U形巴伦长度之比为1∶3。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于两对称振子之间缝隙(7)的宽度与振子总长度之比为1∶10。

Images