CN2758997Y - 一种高隔离空气微带耦合馈电贴片天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高隔离空气微带耦合馈电贴片天线，包括反射板、空气微带馈电网络、至少一个辐射单元、接头，辐射单元包括上层贴片和下层贴片，上层贴片和下层贴片通过介质支柱与反射板相连接，接头与空气微带馈电网络连接，空气微带馈电网络末端折起成Γ形，形成Γ形探针，分别对各辐射单元进行馈电。本实用新型实现了基站天线的低剖面设计，有效地降低了天线厚度，减轻了天线重量，便于安装，大大提高了三阶互调的一次性合格率，改善了辐射单元之间的隔离度，并改善了前后比等关键指标，获得了良好的双极化波束赋形效果，采用波束赋形技术改善了覆盖小区内的信号分布，节省了原料成本，缩短了装配周期，非常适合大批量生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及一种高隔离带波束赋形的双极化贴片天线。
背景技术
随着移动通信用户数量的急剧增长，信道容量的不足已经成为人口密集地区的一个严重问题。改善这种状况的方法之一是将原先的3个120°小区细分为6个60°小区，并通过极化分集减少天线安装数量。为得到较窄的水平面波束宽度，原理上可采用对称振子加反射板方式，但具体实现时会遇到不同的问题，例如为得到65°的双极化板状天线，虽然可以通过双排振子的方式将水平面波束宽度压缩到65°，但天线结构复杂，厚度较大，比较笨重，不便于运输和安装。
中国专利第02255907.8号实用新型专利公开了“一种三探针扇形波束基站用天线”，该实用新型中采用贴片代替了普通振子，有效地解决了上述问题，但是由于其馈电网络采用了传统的电缆加功分器馈电方案，需要多处焊接，当射频电流流过不同金属部件的接触点时产生三阶互调产物，会导致上行信号的载噪比和误码率过高，从而使天线覆盖范围减小，一次性合格率偏低。此外，目前的基站系统开始对天线部分提出波束赋形要求：对天线垂直面方向图的上第一副瓣进行抑制，以降低对邻近小区的干扰；对下第一零点进行填充，防止出现覆盖盲区，改善覆盖小区内的信号质量。目前普遍采用的波束赋形方法是不等间距不等相位馈电的方式，如中国专利第02255907.8号实用新型专利，这种方式的缺点是辐射单元间距互不相等，没有一致性，给设计和生产带来一定的困难。
实用新型内容
本实用新型的所要解决的问题是克服现有技术中的基站天线的不足而提供一种结构简单、成本低、覆盖范围广的双极化高隔离空气微带耦合馈电贴片天线。
本实用新型所采用的技术方案是：高隔离空气微带耦合馈电贴片天线包括反射板、空气微带馈电网络、至少一个辐射单元、接头，辐射单元包括上层贴片和下层贴片，上层贴片和下层贴片通过介质支柱与反射板相连接，接头与空气微带馈电网络连接，空气微带馈电网络末端折起成Г形，形成Г形探针，分别对各辐射单元进行馈电。当馈电网络的末端被馈电激励后，将电磁波耦合到下层贴片上产生表面电流，下层贴片与反射板之间产生辐射，并形成定向波束，同时，上层贴片与下层贴片之间存在耦合作用，使得上层贴片可进一步展宽频带。
所述上层贴片和下层贴片的形状优选为方形，也可为圆形、方形、六边形、八边形等其他形状。
各辐射单元优选为等间距排布。
空气微带馈电网络包括两路，第一路馈电网络向每个辐射单元伸出一个Г形探针，第二路馈电网络向每一个辐射单元伸出两个Г形探针，第二馈电网络的两个Г形探针在同一直线上，并相对于第一路馈电网络的Г形探针对称，且第二路馈电网络中给同一辐射单元馈电的微带相差二分之一波长。
本实用新型的有益效果是：1、实现了基站天线的低剖面设计，有效地降低了天线厚度，减轻了天线重量，便于安装；2、大大提高了三阶互调的一次性合格率，通过同相和反相馈电并用的方式改善了辐射单元之间的隔离度，并改善了前后比等关键指标，在不影响增益的前提下获得了良好的双极化波束赋形效果；3、采用波束赋形技术改善了覆盖小区内的信号分布；4、节省了原料成本，缩短了装配周期，非常适合大批量生产。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：
图1是本实用新型所述天线的结构示意图；
图2是辐射单元的结构示意图；
图3是天线接头与空气微带馈电网络连接处的结构示意图；
图4是测试得到的驻波曲线和两端口间的隔离度曲线图；
图5是测试得到的天线垂直面方向图；
图6是测试得到的天线水平面方向图。
具体实施方式
图1是本实用新型所述天线的结构示意图，图中所示的为五辐射单元结构。该天线包括反射板1、五个贴片辐射单元3、空气微带馈电网络2、接头4。辐射单元3包括上下两层贴片，上层贴片6和下层贴片7均为方形，上层贴片6的应用可展宽工作频带和提高方向性。空气微带馈电网络2包括两个部分，即馈电网络2-1和馈电网络2-2，空气微带馈电网络2末端折起，形成Г形探针，馈电网络2-1向每个辐射单元伸出一个Г形探针，馈电网络2-2向每一个辐射单元伸出两个Г形探针，两个Г形探针在同一直线上，并且馈电网络2-2两个Г形探针相对于馈电网络2-1的Г形探针对称，且馈电网络2-2给同一辐射单元馈电的两Г形探针末端相位相差180°。由于两路网络Г形探针所在直线互相垂直，在本实施例中分别沿辐射单元的两个对角线进行耦合馈电，因此形成了±45°双极化的辐射。空气微带的馈电方式可以同时控制各个贴片单元激励的幅度和相位，从而可以很方便地实现天线的电下倾和赋形设计。
为了提高天线的隔离度，本实用新型所述天线采用了一种单元内对消的结构。如上所述，空气微带馈电网络2包括两个部分，即馈电网络2-1和馈电网络2-2，给每个辐射单元馈电的三个Г形探针分别属于馈电网络2-1和馈电网络2-2，馈电网络2-2中的两个Г形探针在同一直线上并相对于馈电网络2-1的Г形探针对称，且馈电网络2-2中给同一辐射单元馈电的微带长度相差二分之一波长，这样，馈电网络2-2中当信号到达馈电网络末端，即Г形探针部分时，给同一辐射单元馈电的Г形探针中的信号相位相差180°。在这一前提下，天线的高隔离度是这样实现的：给同一辐射单元馈电的三个Г形探针中，当馈电网络2-1中Г形探针中的信号有分量耦合到馈电网络2-2中的两个Г形探针时，由于这两个Г形探针到其汇合的T形节点之间的微带长度相差二分之一波长，由2-1中Г形探针耦合过来的分量相位到达T形结时相差180°，恰好相互抵消，防止了隔离度的降低；经馈电网络2-2输入的信号给各辐射单元馈电时，经T形结分开后最后抵Г形探针末端时，相位相差180°，这样，即使这两个Г形探针中的信号分量耦合到馈电网络2-1的探针中，也会因相位相反而抵消，防止隔离度降低。
本实用新型采用的是两条不同的空气微带馈电网络，各个贴片单元采用了等间距的排布(这样有利于各种天线型号结构的统一)，各个贴片单元激励的幅度、相位各不相同。这样就可以避免了通常的波束赋形方法所带来的增益的明显降低，比如若利用Chebyshev分布将天线垂直面副瓣压低到-20dB的话，增益将会下降0.4dB，而且还无法填充下零点。在计算幅度和相位分配的时候，保证在满足优化目标的前提下，增益最高，这样设计出来的天线在进行波束赋形后，增益下降仅有0.15dB。
图2是辐射单元的结构示意图，辐射单元包括上层贴片6和下层贴片7，空气微带馈电网络2的末端向上折起并从下层贴片7的一角延伸到其下方位置，以将电流耦合到下层贴片7上。上层贴片6和下层贴片7通过介质支柱8固定到反射板1上，上层贴片6可以起到展宽频带和提高方向性的作用。
图3是天线接头4与空气微带馈电网络2连接处的结构示意图，通过连接螺母和垫圈5将馈电网络2和接头4连接在一起，整部天线只有这一处需要机械连接，避免了因焊接点过多导致上行信号的载噪比和误码率过高，从而使天线覆盖范围减小，一次性合格率偏低等问题得以解决。
图4是测试得到的驻波曲线和天线两端口间的隔离度曲线，从图中可以看出，在宽频段824-960MHz天线的输入驻波均在1.3以下，两个天线端口隔离度在824-960MHz内大于35dB，验证了单元内部反相对消的效果，此指标也满足CDMA和GSM两个频段的要求。
图5是该天线的垂直面方向图，从图中可以看出，本实用新型天线方向图中上副瓣均压低到-20dB以下，下零点填充到-15dB以上，取得了理想的效果。
图6是该天线的水平面方向图，由于馈电网络和贴片单元都位于反射板正面，所以该天线的前后比很好，大于30dB。
当架设天线要求有一定下倾角的情况下，天线的上第一副瓣可能会对邻近小区造成干扰，采用本方案设计的贴片天线能够很方便的对天线的上旁瓣进行抑制并对下零点加以填充，从而实现天线的赋形，有利于减少邻近小区内天线彼此间的干扰，提高通话质量，优化小区覆盖。
Claims (4)
1、一种高隔离空气微带耦合馈电贴片天线，包括反射板(1)、空气微带馈电网络(2)、至少一个辐射单元(3)、接头(4)，其特征在于：所述辐射单元(3)包括上层贴片(6)和下层贴片(7)，上层贴片(6)和下层贴片(7)通过介质支柱(8)与反射板(1)相连接，接头(4)与空气微带馈电网络(2)连接，所述空气微带馈电网络(2)末端折起成Γ形，形成Γ型探针，分别对各辐射单元(3)进行馈电。
2、如权利要求1所述的高隔离空气微带耦合馈电贴片天线，其特征在于：所述空气微带馈电网络包括两路(2-1和2-2)，第一路馈电网络(2-1)向每一个辐射单元(3)伸出一个Γ型探针，第二路馈电网络(2-2)向每一个辐射单元(3)伸出两个Γ型探针，第二路馈电网络(2-2)两个Γ形探针在同一直线上，并相对于第一路馈电网络(2-1)的Γ型探针对称，且第二路馈电网络(2-2)中给同一辐射单元馈电的微带相差二分之一波长。
3、如权利要求1所述的高隔离空气微带耦合馈电贴片天线，其特征在于：所述各辐射单元等间距排布。
4、如权利要求1所述的高隔离空气微带耦合馈电贴片天线，其特征在于：所述上层贴片(6)和下层贴片(7)均为方形。
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