CN2744003Y - 一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线 - Google Patents

一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线 Download PDF

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本实用新型公开了一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,它包括底板(13),底板(13)上设有天线单元,其特征在于该天线单元至少设有两个,每个天线单元包括一个贴片(3),每个贴片(3)均通过支柱(6)与底板(13)相连,底板(13)和每个贴片(3)之间均设有两个L形探针(5),两个L形探针(5)相互垂直,底板(13)上贴片(3)的周围通过固定板(4)连接背腔(15),背腔(15)与底板(13)之间有间隙,底板(13)的底部设有功分器,功分器的输入端通过射频电缆(14)与通信机相连,功分器的各个输出端分别通过射频电缆(14)与各个L形探针(5)相连,本实用新型高质量,宽频带,宽波束,双极化结构,制造简单,使用方便,成本低,可有效利用频谱资源,抗干扰能力强。

Description

一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线
(一)技术领域:本实用新型涉及一种双极化赋形波束基站天线,尤其涉及双频共用90°双极化赋形波束基站天线。
(二)背景技术:为了提高通信容量,网络设计采用不同的扩容方式,移动通信扇区化覆盖就是一种扩容方式。目前,移动通讯基站天线,大都采用水平面波束宽度为65°的赋形波束基站天线,而90°的基站天线则很少使用,根据用户疏密分布情况,采用多少扇区为好,需要网络优化设计,若采用90°扇形波束覆盖,根据蜂窝通信原理,它更适合频率复用,也就是它更能充分地利用频谱资源,同时90°扇区的划分,与天线波瓣特性较吻合,更能充分利用功率能量,也就是功率利用率高。
(三)发明内容:本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种新型,高质量,宽频带,宽波束,双极化结构,制造简单,使用方便,成本低,可有效利用频谱资源,抗干扰能力强的双频共用90°的赋形波束基站天线。
本实用新型的目的可以通过如下措施来达到:一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,它包括底板13,底板13上设有天线单元,其特征在于该天线单元至少设有两个,每个天线单元包括一个贴片3,每个贴片3均通过支柱6与底板13相连,底板13和每个贴片3之间均设有两个L形探针5,两个L形探针5相互垂直,底板13上贴片3的周围通过固定板4连接背腔15,背腔15与底板13之间有间隙,底板13的底部设有功分器,功分器的输入端通过射频电缆14与通信机相连,功分器的各个输出端分别通过射频电缆14与各个L形探针5相连。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的天线单元的数量为N=2n(n=1,2,3,4......n为整数)。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的固定板4为绝缘固定板,背腔15与底板13之间连接有金属小片。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的天线单元为四个,底板13的底部设有两个一分四功分器9,每个功分器9的输入端通过一根射频电缆14与通信机相连,两个功分器9的8个输出端分别通过8根射频电缆14与8个L形探针5相连。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的天线单元为6个,底板13的底部设有两个一分六功分器16,每个功分器16的输入端通过一根射频电缆14与通信机相连,两个功分器16的12个输出端分别通过12根射频电缆14与12个L形探针5相连。
所述的天线单元为8个,底板13的底部设有两个一分二功分器17和四个一分四功分器9,两个一分二功分器17的输入端分别通过一根射频电缆14与通信机相连,两个一分二功分器17的4个输出端分别通过4根射频电缆14与四个一分四功分器9的4个输入端相连,四个一分四功分器9的16个输出端分别通过16根射频电缆14与16个L形探针5相连。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的贴片3上通过支柱2连接有小贴片1。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的贴片3和小贴片1均为八边形贴片。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的底板13上连接有周边围裙18,周边围裙18与底板13垂直,呈“L”形。
为了进一步实现本实用新型的目的,所述的底板13上连接端盖10和天线罩11。
本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果:本实用新型利用探针—贴片技术,提供了一种新型、高性能、双频共用90°赋形波束基站天线,CDMA和GSM双网共用,可以实现单极化和双极化,它制造简单,成本低廉,产品美观大方,使用方便,具有优越的电气性能。这种天线适应通信系统扩容的需要,它具有严格的波束宽度控制和高的前后比,驻波比小于1.3,带宽为15.3%,是其他天线如缝隙天线,孔径耦合天线等形式所不能及的,且采用较少数量的天线就可达到覆盖要求,且充分的利用了频谱资源。
(四)附图说明:图1为本实用新型的四单元结构的仰视图;图2为本实用新型的四单元结构的主视图;图3为本实用新型的四单元结构的俯视图;图4为本实用新型的单元结构的侧视图;图5为本实用新型的六单元结构及馈电网络图;图6为本实用新型的八单元结构及馈电网络图;(五)具体实施方式:下面结合附图对本实用新型的最佳实施方式作详细说明:实施例1:一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线(参见图1、图2、图3、图4),它包括底板13,底板13上连接有天线单元,天线单元设有4个,每个天线单元包括一个八边形贴片3,每个贴片3的上端通过4个绝缘支柱2连接一八边形小贴片1,每个贴片3的下端通过4个绝缘支柱6与底板13相连,底板13上在底板和每个贴片3之间均通过探针底座8连接两个L形探针5,两个L形探针5相互垂直,底板13上贴片3的周围通过绝缘固定板4连接背腔15,背腔15与底板13之间有间隙,背腔15与底板13之间连接有金属小片,底板13的底部设有两个一分四功分器9,每个功分器9的输入端通过一根射频电缆14与通信机相连,两个功分器9的8个输出端分别通过8根射频电缆3与8个L形探针5相连,底板13上连接有周边围裙18,周边围裙18与底板13垂直,呈“L”形,整个板式天线用天线罩11和端盖10罩起来,形成封闭系统,保护内部的天线辐射元和馈电网络及全部金属或塑料结构件,天线罩11,使用高质量的PVC塑料经模具的成型加工制成具有良好的封闭作用和排水结构。该方案通过各单元间实现交叉耦合分量的抵消,达到了提高隔离度的目的,两探针同相输入,因为空间位置的对称性,在两探针上产生的耦合分量相等,经过天线背面线路的180°反相抵消。采用一分四功分器(四路输出等幅同相)和射频电缆来组成馈电电路,一分四功分器的四个分支输出信号等幅同相,来自基站的射频信号经由连接到接头12的传输线进入天线的馈电网络内,在网络内通过射频电缆到达两个一分四功分器的输入端,每个功分器将信号等幅同相的分配成四路输出,经过四根严格按照相位要求长短不等的射频电缆,至每个探针,探针被馈电激励又辐射高频电磁波,电磁波在贴片3上产生表面电流,形成感生电场,再耦合到小贴片1上,然后通过天线罩11辐射到自由空间,形成天线辐射方向图。因为双极化信号同时辐射出去,两路信号会相互干扰,为了尽可能减小相互之间的干扰,即提高两路信号之间的隔离度,除了利用相邻单元之间正交耦合分量的抵消原理外,还利用背腔结构将每一个单元隔离起来,使得相邻单元贴片、探针的影响尽量小,达到高隔离度的目的,同时由于背腔对贴片单元产生的反射作用,使得天线的辐射方向图半功率角达到90°,由于宽波束天线的前后比一般比较差,为了改善期前后比,根据电磁波的几何绕射原理,周边围裙18与底板13垂直,呈“L”形,底板13连同它的周边围裙10是电磁波反射机构,它将L形探针5,贴片3和小贴片1辐射到它上的电磁波反射到前向空间,使天线形成定向辐射。天线单元的间距尺寸是按照赋形波束要求确定的,与功分器的四根不等长的射频电缆是一一对应的,这两组尺寸组成了不对称,不等间距,不同馈电相位的赋形天线阵,保证了基站天线的赋形特性和相应的辐射特性。
为了达到基站天线的三阶互调的指标要求,在电气结构、机械结构和工艺上作了充分的考虑,因为三阶互调是因为各连接点的异质性,而产生高次幂信号,高次幂信号叠加的结果会产生与工作频率相接近的频率而造成干扰。在馈点电路的的各连接点上都采用镀锡的工艺,如在一分四微带功分器9的传输线19表面为3~5um的锡镀层,以降低三阶无原交调信号造成的干扰,另外探针5表层为三元合金镀层;另外为了使一分四微带功分器9与底板接触紧密,并使一分四微带功分器9的微带传输线与底板绝对平行,在一分四微带功分器9下加了一非常平整的铝质垫板,另外在各焊接点的工艺上要求焊接均匀饱满,各接地点要求接地充分无缝隙。保证了以上就可以使天线的三阶互调达到-107dBm的国家标准的指标要求。
同时采用上下不同尺寸的上贴片1、贴片3是为了展宽天线的频率带宽,根据需要也可以使用单贴片的单元天线组成阵列,实现某一频率的高增益和高前后比的定向天线。
实施例2:一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线(参见图5),它包括底板13,底板13上连接一天线单元,天线单元设有6个,每个天线单元包括一个八边形贴片3,每个贴片3的上端通过4个绝缘支柱2连接一八边形小贴片1,每个贴片3的下端均通过4个绝缘支柱6与底板13相连,底板13上在底板和每个贴片3之间均通过探针底座8连接两个L形探针5,两个L形探针5相互垂直,底板13上贴片3的周围通过绝缘固定板4连接背腔15,背腔15与底板13之间有间隙,背腔15与底板13之间连接有金属小片,底板13的底部设有两个一分六功分器16,每个功分器16的输入端通过一根射频电缆14与通信机相连,两个功分器16的12个输出端分别通过12根射频电缆14与12个L形探针5相连。该方案采用两个一分六功分器(六路输出等幅同相)和射频电缆来组成馈电电路。
实施例3:一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线(参见图3、图8),它包括底板13,底板13上连接一天线单元,天线单元设有8个,每个天线单元包括一个八边形贴片3,每个贴片3的上端均通过4个绝缘支柱2连接一八边形小贴片1,每个贴片3的下端均通过4个绝缘支柱6与底板13相连,底板13上在底板和每个贴片3之间均通过探针底座8连接两个L形探针5,两个L形探针5相互垂直,底板13上贴片3的周围通过绝缘固定板4连接背腔15,背腔15与底板13之间有间隙,底板13的底部设有两个一分二功分器17和四个一分四功分器9,两个一分二功分器的输入端分别通过一根射频电缆14与通信机相连,两个一分二功分器17的4个输出端分别通过4根射频电缆14与四个一分四功分器9的4个输入端相连,四个一分四功分器9的16个输出端分别通过16根射频电缆14与16个L形探针5相连,该方案采用两个一分二功分器、四个一分四功分器和射频电缆来组成馈电电路。

Claims (10)

1.一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,它包括底板(13),底板(13)上设有天线单元,其特征在于该天线单元至少设有两个,每个天线单元包括一个贴片(3),每个贴片(3)均通过支柱(6)与底板(13)相连,底板(13)和每个贴片(3)之间均设有两个L形探针(5),两个L形探针(5)相互垂直,底板(13)上贴片(3)的周围通过固定板(4)连接背腔(15),背腔(15)与底板(13)之间有间隙,底板(13)的底部设有功分器,功分器的输入端通过射频电缆(14)与通信机相连,功分器的各个输出端分别通过射频电缆(14)与各个L形探针(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的天线单元的数量为N=2n,n=1、2、3、4......,n为整数。
3.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的固定板(4)为绝缘固定板,背腔(15)与底板(13)之间连接有金属小片。
4.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的天线单元为四个,底板(13)的底部设有两个一分四功分器(9),每个功分器(9)的输入端通过一根射频电缆(14)与通信机相连,两个功分器(9)的8个输出端分别通过8根射频电缆(14)与8个L形探针(5)相连。
5.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的天线单元为6个,底板(13)的底部设有两个一分六功分器(16),每个功分器(16)的输入端通过一根射频电缆(14)与通信机相连,两个功分器(16)的12个输出端分别通过12根射频电缆(14)与12个L形探针(5)相连。
6.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的天线单元为8个,底板(13)的底部设有两个一分二功分器(17)和四个一分四功分器(9),两个一分二功分器(17)的输入端分别通过一根射频电缆(14)与通信机相连,两个一分二功分器(17)的4个输出端分别通过4根射频电缆(14)与四个一分四功分器(9)的4个输入端相连,四个一分四功分器(9)的16个输出端分别通过16根射频电缆(14)与16个L形探针(5)相连。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的贴片(3)上通过支柱(2)连接有小贴片(1)。
8.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的贴片(3)和小贴片(1)均为八边形贴片。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的底板(13)上连接有周边围裙(18),周边围裙(18)与底板(13)垂直,呈“L”形。
10.根据权利要求1所述的一种双频共用90°双极化赋形波束基站天线,其特征在于所述的底板(13)上连接端盖(10)和天线罩(11)。
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