專利名稱：雙極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極化天線。
背景技術(shù)：
天線是能量置換設(shè)備，是無(wú)源器件，其主要作用是輻射或接收無(wú)線電波，輻射時(shí)將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波，將電能轉(zhuǎn)換為電磁能；接收時(shí)將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，將電磁能轉(zhuǎn)換為電能。天線的性能質(zhì)量直接影響移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和服務(wù)質(zhì)量，因此天線在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中有很大的作用。
隨著基站天線技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求對(duì)天線的性能要求越來(lái)越高，所述天線的性能指標(biāo)有帶寬、副瓣和前后比等。在方向圖中通常有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的稱為副瓣。天線的前后比表明了天線對(duì)后瓣抑制的好壞，前后比就是前后瓣最大電平之比，其中，前瓣就是天線方向圖的最大信號(hào)強(qiáng)度，后瓣就是天線方向圖背面150度和210度之間的最大信號(hào)強(qiáng)度。選用前后比低的天線，天線的后瓣有可能產(chǎn)生越區(qū)覆蓋，導(dǎo)致切換關(guān)系混亂，產(chǎn)生通話掉線。
為了滿足對(duì)天線的帶寬、副瓣和前后比等要求，現(xiàn)有技術(shù)中的一種平面天線是這樣實(shí)現(xiàn)的所述天線是采用平面開孔耦合，多層微帶結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，它的開縫采用十字交叉縫，天線的后沿包括一個(gè)金屬的反射器，該反射器包括一個(gè)盒狀隔間的中空結(jié)構(gòu)，該隔間與發(fā)射片、對(duì)應(yīng)的正交狹縫對(duì)和饋送元件對(duì)號(hào)放置，微波能量通過(guò)饋線傳送到各饋送元件。該現(xiàn)有技術(shù)能夠滿足對(duì)天線的帶寬、副瓣和前后比的性能要求，另外，所述現(xiàn)有技術(shù)不僅可以阻斷中空金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)的微波傳播，而且還可以避免正交狹縫之間的任何相互耦合。其中，所述耦合是只要更新系統(tǒng)的一個(gè)元素時(shí)都會(huì)影響系統(tǒng)的操作。
由于上述現(xiàn)有技術(shù)中平面天線的開縫采用十字交叉縫，兩個(gè)極化的輻射縫就會(huì)互相交叉連接，故不能避免天線陣列的兩個(gè)極化之間產(chǎn)生耦合效應(yīng)，進(jìn)而降低了天線的極化隔離度，所述極化隔離度是假設(shè)從一個(gè)端口輸入信號(hào)的功率為P1，從另一端接收到同一信號(hào)的功率為P2，P1與P2之差即為天線的極化隔離度。同時(shí)平面天線的饋線部分的布局處于電磁場(chǎng)耦合輻射范圍內(nèi)，電磁輻射會(huì)對(duì)饋線產(chǎn)生一定的耦合效應(yīng)，進(jìn)而影響天線性能。另外，該現(xiàn)有技術(shù)的天線陣列采用多層微帶結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，故成本很高。因此，上述現(xiàn)有技術(shù)中天線的極化隔離度較低，并且饋線在天線陣列中會(huì)產(chǎn)生耦合效應(yīng)，同時(shí)天線的制造成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雙極化天線，以大幅度提高天線極化隔離度。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種雙極化天線，所述雙極化天線是這樣實(shí)現(xiàn)的一種雙極化天線，所述雙極化天線包括二根激勵(lì)帶線、開縫輻射板、反射板和二根饋電電纜，其中，一饋電電纜的金屬線與一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與開縫輻射板連接作為接地端；另一饋電電纜的金屬線與另一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與反射板連接作為接地端。
其中，開縫輻射板和反射板絕緣連接。
其中，開縫輻射板上包括開縫，所述開縫的形狀是雙T對(duì)接形縫。
其中，激勵(lì)帶線分別放置在開縫輻射板的兩側(cè)。
其中，激勵(lì)帶線同時(shí)放置在開縫輻射板的一側(cè)。
其中，饋電電纜接到反射板背面形成饋線網(wǎng)絡(luò)。
以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的一種雙極化天線具有以下有益效果首先，由于本實(shí)用新型采用兩路極化并分別以開縫輻射板和反射板作為接地端的方式，進(jìn)而使得極化電流不會(huì)從一路極化流向另一路極化，與現(xiàn)有技術(shù)中天線陣列采用平面開孔耦合方式相比，本實(shí)用新型能夠大幅度地提高天線的極化隔離度。
進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型中的開縫輻射板和反射板之間是絕緣的或無(wú)金屬連接，能夠進(jìn)一步地保證兩路極化之間無(wú)電流通過(guò)，從而使天線的極化隔離度得到了進(jìn)一步提高。
進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型中的開縫采用雙T對(duì)接形縫方式，與現(xiàn)有技術(shù)中天線陣列采用十字交叉開縫相比，現(xiàn)有技術(shù)的十字開縫會(huì)直接導(dǎo)致兩路極化相交，而本實(shí)用新型能夠保證任何輻射縫都不會(huì)相交，進(jìn)而大大減少兩路極化之間的互耦，從而又增大了天線的極化隔離度。同時(shí)，由于本實(shí)用新型中的雙極化天線采用金屬板開縫方式，這樣可以使天線具有帶寬較寬，前后比大，副瓣低，增益高等特點(diǎn)，并且在較寬頻帶內(nèi)的方向圖的一致性好，從而提高了天線的性能。
進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型中激勵(lì)帶線分別放置在開縫輻射板的兩側(cè)，這樣可以減少兩個(gè)激勵(lì)帶線之間的耦合，進(jìn)而提高了天線的性能。
進(jìn)一步地，由于本實(shí)用新型中將饋電電纜接到反射板背面形成饋線網(wǎng)絡(luò)方式，這樣能夠避免饋電電纜與天線的輻射片和開縫輻射板之間產(chǎn)生耦合，進(jìn)而能夠有效減少饋電電纜在天線陣列中受到的耦合，同時(shí)也不易導(dǎo)致天線方向圖的變化，從而有效地提高了天線的性能。
最后，由于本實(shí)用新型中的雙極化天線采用金屬制造，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中天線采用多層微帶設(shè)計(jì)方式，本實(shí)用新型大大降低了生產(chǎn)成本。


圖1本實(shí)用新型的上激勵(lì)帶線連接示意圖；圖2本實(shí)用新型的下激勵(lì)帶線連接示意圖；圖3本實(shí)用新型的單元結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種雙極化天線，所述雙極化天線是一種采用金屬板開縫方式設(shè)計(jì)的天線。本實(shí)用新型的基本思想是所述雙極化天線包括激勵(lì)帶線、開縫輻射板、反射板和饋電電纜，一饋電電纜的金屬線與一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與開縫輻射板連接作為接地端；另一饋電電纜的金屬線與另一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與反射板連接作為接地端。
所謂天線的極化，就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面時(shí)會(huì)在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號(hào)的有效傳播。就其設(shè)計(jì)思路而言，所述雙極化天線，一般分為垂直與水平極化和±45°極化兩種方式，性能上后者優(yōu)于前者，因此目前大部分采用的是±45°極化方式。雙極化天線組合了+45°和-45°兩副極化方向相互正交的天線，并同時(shí)工作在收發(fā)雙工模式下，大大節(jié)省了每個(gè)小區(qū)的天線數(shù)量；同時(shí)由于±45°為正交極化，有效保證了分集接收的良好效果。
雙極化天線的主要作用是輻射或接收無(wú)線電波，輻射時(shí)將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波，將電能轉(zhuǎn)換為電磁能；接收時(shí)將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，將電磁能轉(zhuǎn)換為電能，因此雙極化天線時(shí)時(shí)刻刻都存在電磁場(chǎng)。
在被磁場(chǎng)感應(yīng)的回路，它的電磁場(chǎng)可以用電壓源來(lái)表示，這個(gè)電壓源大小和回路的總面積成正比。為了降低磁場(chǎng)的耦合效應(yīng)，必須減少回路的面積。當(dāng)有一個(gè)電場(chǎng)存在時(shí)，在電源和接地平面之間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流源，電場(chǎng)不會(huì)在線路至線路之間耦合，而會(huì)在走線至接地線之間耦合。但是對(duì)磁場(chǎng)而言，由于電場(chǎng)會(huì)伴隨它產(chǎn)生，所以電磁場(chǎng)會(huì)在線路至線路之間耦合，也會(huì)在走線至接地線之間耦合。使用電源和接地平面可以降低電源分配系統(tǒng)的電感值，若將電源分配系統(tǒng)的特性阻抗降低，則可以降低電路板的電壓降。此外，降低特性阻抗的同時(shí)，電源平面與接地平面之間的電容值會(huì)增加，這個(gè)電容值會(huì)使得任何的感應(yīng)電壓值下降，這就是去耦合的效果，所述去耦合就是以任何方式更新系統(tǒng)時(shí)都不會(huì)影響系統(tǒng)的操作。
另外，當(dāng)信號(hào)線在元件之間穿梭時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大的回路面積，并且信號(hào)線對(duì)元件會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因?yàn)樾盘?hào)回路面積所產(chǎn)生的問(wèn)題，比電源分配系統(tǒng)所產(chǎn)生的問(wèn)題多。目前降低回路面積最簡(jiǎn)單的方法是設(shè)計(jì)許多個(gè)接地線，并全部連接至底座的接地點(diǎn)，通常將接地點(diǎn)連接到一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)上。
綜上所述，下面再結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。
參照?qǐng)D1，圖1是本實(shí)用新型的上激勵(lì)帶線連接示意圖，上激勵(lì)帶線1放置在開縫輻射板6的一側(cè)，并且上激勵(lì)帶線1位于輻射片8和開縫輻射板6之間，通常用線卡固定，饋電電纜11與上激勵(lì)帶線1的末端連接，其中所述末端是上激勵(lì)帶線饋電點(diǎn)4，上激勵(lì)帶線接地點(diǎn)9與饋電電纜11的外導(dǎo)體連接。
參照?qǐng)D2，圖2是本實(shí)用新型的下激勵(lì)帶線連接示意圖，下激勵(lì)帶線2放置在開縫輻射板6的一側(cè)，并且下激勵(lì)帶線2位于開縫輻射板6和反射板7之間，通常用線卡固定，饋電電纜12與下激勵(lì)帶線饋電點(diǎn)5連接，上激勵(lì)帶線接地點(diǎn)9與饋電電纜11的外導(dǎo)體連接。
參照?qǐng)D3，圖3是本實(shí)用新型的單元結(jié)構(gòu)圖，所述單元結(jié)構(gòu)包括上激勵(lì)帶線1、下激勵(lì)帶線2、開縫3、開縫輻射板6、反射板7、輻射片8、饋電電纜11和饋電電纜12，通常將上激勵(lì)帶線1和下激勵(lì)帶線2統(tǒng)稱為激勵(lì)帶線，饋電電纜11和饋電電纜12統(tǒng)稱為饋電電纜。將上激勵(lì)帶線1和下激勵(lì)帶線2分別放置在開縫輻射板6的兩側(cè)，上激勵(lì)帶線1位于輻射片8和開縫輻射板6之間，下激勵(lì)帶線2位于開縫輻射板6和反射板7之間，通常是用線卡固定激勵(lì)帶線。饋電電纜11垂直穿過(guò)反射板7和開縫輻射板6上的小孔與上激勵(lì)帶線1連接，饋電電纜12垂直穿過(guò)反射板7上的小孔與下激勵(lì)帶線2連接。另外，圓柱形的塑料支撐柱同時(shí)穿過(guò)輻射片8、開縫輻射板6和反射板7上的小孔進(jìn)行連接，通常也是用線卡對(duì)輻射片8、開縫輻射板6和反射板7進(jìn)行固定，輻射片8是放置在開縫輻射板6的一側(cè)，與其它部件沒有連接關(guān)系。其中，雙極化天線的各部件都采用金屬制成，所述金屬為鋁、銅等，這樣大大降低了生產(chǎn)成本。
所述饋電電纜用于對(duì)上激勵(lì)帶線1或下激勵(lì)帶線2進(jìn)行饋電，具體包括內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)絕緣、外導(dǎo)體和外護(hù)套四個(gè)部分。內(nèi)導(dǎo)體是金屬線，外導(dǎo)體就是圓柱形導(dǎo)體，通常也叫屏蔽層，內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間填充絕緣介質(zhì)。實(shí)際應(yīng)用中外導(dǎo)體都是接地的，這樣對(duì)外界干擾具有很好的屏蔽作用，故饋電電纜抗電磁干擾的性能較好。
饋電電纜11垂直穿過(guò)反射板7和開縫輻射板6的小孔，它的內(nèi)導(dǎo)體與上激勵(lì)帶線1的末端連接，用來(lái)對(duì)上激勵(lì)帶線1進(jìn)行饋電，其中，上激勵(lì)帶線1的末端就是上激勵(lì)帶線饋電點(diǎn)4，外導(dǎo)體與開縫輻射板6連接作為接地端，構(gòu)成天線的一路極化；饋電電纜12垂直穿過(guò)反射板7上的小孔，它的內(nèi)導(dǎo)體與下激勵(lì)帶線2的末端連接，用來(lái)對(duì)下激勵(lì)帶線2進(jìn)行饋電，其中，下激勵(lì)帶線2的末端就是下激勵(lì)帶線饋電點(diǎn)5，外導(dǎo)體與反射板7連接作為接地端，構(gòu)成天線的另一路極化。
本實(shí)施方式是將一路極化以開縫輻射板6接地，另一路極化以反射板7接地，這樣極化電流不會(huì)從一路極化流向另一路極化，避免了雙極化天線中兩個(gè)極化之間的耦合，從而能夠大大提高天線的極化隔離度。天線的極化隔離度越高，就表示信號(hào)的不相關(guān)特性就越好，信號(hào)就越不容易受干擾。
其中，開縫輻射板6和反射板7之間無(wú)金屬連接或是絕緣的，因此能進(jìn)一步保證兩路極化之間無(wú)電流通過(guò)，從而使天線的極化隔離度也進(jìn)一步地得到了提高。開縫輻射板6上的開縫3采用2×2的雙T對(duì)接形縫，開縫3的分布形狀如圖3所示的 形縫。開縫3采用2×2的雙T對(duì)接形縫可確保任何輻射縫都不會(huì)相交，這樣大大減少了兩路極化之間的互耦，增大了雙極化天線的極化隔離度。
另外，本實(shí)施方式中天線是采用金屬板開縫設(shè)計(jì)方式，這樣可以使天線具有帶寬較寬，前后比大，副瓣低，增益高等特點(diǎn)，并且在較寬頻帶內(nèi)的方向圖的一致性好，另外該天線還可廣泛應(yīng)用于多種頻段。天線方向圖是表征天線輻射特性空間角度關(guān)系的圖形，如發(fā)射天線從不同角度方向輻射出去的功率或場(chǎng)強(qiáng)所形成的圖形。通常用包括最大輻射方向的兩個(gè)相互垂直的水平面方向圖和垂直方向圖表示天線的立體方向圖。不同的天線有不同的方向圖，為表示它們集中輻射的程度和方向圖的尖銳程度，下面引入方向性參數(shù)的概念。
理想的點(diǎn)源天線輻射沒有方向性，在各方向上輻射強(qiáng)度相等，現(xiàn)以理想的點(diǎn)源天線作為標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際天線進(jìn)行比較，在相同的輻射功率下，某天線產(chǎn)生于某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度平方與理想的點(diǎn)源天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度平方的比值，稱為該點(diǎn)的方向性參數(shù)。
增益和方向性參數(shù)都是表征輻射功率集中的參數(shù)，但兩者不盡相同，增益是在同一輸出功率條件下來(lái)定義的，而方向性系數(shù)是在同一輻射功率條件下定義的。天線增益就是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)平方之比，即功率之比。天線增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。由于天線各方向的輻射強(qiáng)度并不相等，天線的方向性參數(shù)和增益會(huì)隨著觀察點(diǎn)的不同而變化，但其變化趨勢(shì)是一致的。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益就越高。相同的條件下增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。
鑒于加工精度的限制和強(qiáng)度的要求，激勵(lì)帶線的寬度和厚度都較大，因此將上激勵(lì)帶線1和下激勵(lì)帶線2分別固定在開縫輻射板6的兩側(cè)，這樣有利于減小兩個(gè)激勵(lì)帶線之間的耦合，進(jìn)而提高天線的性能。另外，由于饋電電纜的寬度和厚度都較大，這樣容易造成饋電電纜與天線的輻射片8和開縫輻射板6之間產(chǎn)生耦合，同時(shí)也容易引起天線方向圖的變化，嚴(yán)重影響天線性能，因此將饋電電纜接到反射板7后面形成饋線網(wǎng)絡(luò)，從而使本實(shí)用新型能夠有效提高天線的性能。
由上述可知，本實(shí)施方式中是采用同軸電纜對(duì)激勵(lì)帶線進(jìn)行饋電，除同軸電纜外還可以使用對(duì)稱電纜等對(duì)激勵(lì)帶線進(jìn)行饋電。另外，本實(shí)施方式中的雙極化天線是激勵(lì)帶線在開縫輻射板的兩側(cè)，開縫采用雙T對(duì)接形縫，除此之外，激勵(lì)帶線還可以同時(shí)在開縫輻射板的一側(cè)，開縫還可以采用T形縫或其它形狀的縫。如在制造成本允許的情況下也可以使用微帶線方式，因?yàn)槲Ь€寬度和厚度較小，且不容易發(fā)生耦合效應(yīng)，在天線陣列中就不用將微帶線固定在開縫輻射板的兩側(cè)。
以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種雙極化天線進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種雙極化天線，其特征在于，所述雙極化天線包括二根激勵(lì)帶線、開縫輻射板、反射板和二根饋電電纜，其中，一饋電電纜的金屬線與一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與開縫輻射板連接作為接地端；另一饋電電纜的金屬線與另一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與反射板連接作為接地端。
2.如權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于，開縫輻射板和反射板絕緣連接。
3.如權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于，開縫輻射板上包括開縫，所述開縫的形狀是雙T對(duì)接形縫。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的雙極化天線，其特征在于，激勵(lì)帶線分別放置在開縫輻射板的兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的雙極化天線，其特征在于，激勵(lì)帶線同時(shí)放置在開縫輻射板的一側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的雙極化天線，其特征在于，饋電電纜接到反射板背面形成饋線網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙極化天線，所述雙極化天線包括激勵(lì)帶線、開縫輻射板、反射板和饋電電纜，一饋電電纜的金屬線與一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與開縫輻射板連接作為接地端；另一饋電電纜的金屬線與另一激勵(lì)帶線連接，所述饋電電纜的屏蔽層與反射板連接作為接地端。本實(shí)用新型能夠使天線的極化隔離度得到大幅度地提高，并且能夠有效減少饋電電纜在天線陣列中產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，同時(shí)還可以降低雙極化天線的制造成本。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK2924816SQ200620124650
公開日2007年7月18日 申請(qǐng)日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
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