專利名稱：一種寬頻雙極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種寬頻雙極化天線
本實用新型涉及移動通信基站天線領(lǐng)域，特別是一種寬頻雙極化天線。 [技術(shù)背景]
隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，對雙極化基站天線的指標(biāo)要求，特別是帶寬特 性、半功率角隨頻率的波動特性、交叉極化特性等方面，提出了越來越高的要 求?；咎炀€一般由形式相同的輻射單元組合成陣列形式，以獲得高的增益， 故雙極化天線陣元的指標(biāo)將直接影響到整個天線的性能。目前，雙極化天線陣 元主要采用以下兩種實現(xiàn)形式
1， 采用兩對共點的、交錯且極化正交的天線振子結(jié)構(gòu)； 2， 通過不共點的四個單極化天線振子兩兩組合，實現(xiàn)雙極化。 上述第一種方案一般由常規(guī)的偶極子或折合振子構(gòu)成，天線振子的水平波 束寬度隨頻率的不同變化大，天線振子的增益相對較低，而且交叉極化普遍不 佳。第二種方案則需要四個饋電點，容易造成天線間電流不平衡，且組裝麻煩，
一致性差，而且該組合振子的交叉極化仍偏差，故在2GHz或以上的頻段很少應(yīng)用。
目前廣泛應(yīng)用的是第一種方案，如中國專利號為ZL 200620145421. 4 、 ZL 200720170443.0、 ZL 200720170876. 6和ZL03208478. 1文獻，都描述了一種 通過平衡饋電，提高振子輻射空間的平衡性從而提高交叉極化特性的振子，但 上述設(shè)計一般為分體式設(shè)計，組成部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實現(xiàn)一體化的設(shè)計， 大規(guī)模生產(chǎn)可靠性較差。中國申請?zhí)枮?00710188585. 4的文獻描述了一種結(jié) 構(gòu)簡單，成本低的寬頻雙極化振子單元，該振子單元由鋁材直接加工成半波偶極子，再通過帶狀線饋電，可是每個振子由四個單獨輻射臂通過反射板上的定位孔固定組成，這樣將容易造成振子的定位一致性差，給后繼的各種可靠性測
試帶來不良影響。 一體化較高的如中國專利號ZL 200320119738.7中所披露的寬頻雙極化輻射單元，它具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊,易于制造，成本低和裝配安裝方便，但該寬頻雙極化輻射單元的增益低，波束寬度隨頻率變化的波動大。本實用新型致力改善上述不足，提供一種一體化設(shè)計的寬帶雙極化振子，
它結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，容易饋電， 一致性好，易于生產(chǎn)；而且具有良好的交
叉極化特性、水平面波束寬度波動小、高增益和高前后比等優(yōu)點。[實用新型內(nèi)容]
本實用新型的目的在于改善己有技術(shù)的不足，提供一種一體化設(shè)計的、成本低、尤其半功率角隨頻率變化小，交叉極化佳的寬頻雙極化天線振子。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的
一種寬頻雙極化天線，包括輻射體和平衡饋電裝置，平衡饋電裝置同時構(gòu)成輻射體的支撐臂，平衡饋電裝置對輻射體饋電即激勵輻射體，所述的輻射體是由四個輻射單元組成的對稱輻射陣列，每個輻射單元由左右對稱的兩個分支組成，每個分支上都設(shè)有鏤空孔，從而形成并聯(lián)的電流通路，兩個分支的末端通過連接臂相連，使每個輻射單元的左右兩個分支形成閉合的電磁回路，每個輻射單元的左側(cè)分支和相鄰輻射單元的右側(cè)分支在支撐臂處相連接，構(gòu)成四個集中在輻射陣列中心點附近的連接部，平衡饋電裝置是兩對相互正交且底部相
連的u型巴倫，其上部形成四條支撐臂，分別連接在輻射單元的連接部，和
輻射體形成一體式結(jié)構(gòu)。
所述的四個輻射單元連接部中，其中相鄰的兩個連接部上表面設(shè)有凸柱，另外兩個連接部設(shè)有供饋電電纜通過的通孔。
所述的連接部上的凸柱與其對角端上的通孔之間設(shè)有饋電片，饋電片一端連接在凸柱上，另一端和連接部之間設(shè)有絕緣片，絕緣片上開孔，開孔位置與連接部上的通孔位置重合，饋電電纜為同軸電纜，其芯線穿過連接部上的通孔和絕緣片上的開孔連接到饋電片上，通過饋電片與對角端的輻射單元形成電流通路，饋電電纜的外層導(dǎo)體連接在連接部的通孔中，通過絕緣片與饋電片形成斷路，饋電片共有兩片，形成交叉的十字型，交叉處不相連。
所述的輻射臂左右分支靠近對稱軸的底面上分別設(shè)有向下凸出的凸塊。
所述的輻射臂左右分支靠近對稱軸的表面上分別設(shè)有向上凸出的凸塊。
所述的平衡饋電裝置和輻射體形成的一體式結(jié)構(gòu)為一體化壓鑄成型。
所述的凸柱和饋電片的連接方式為焊接。
所述的電纜芯線和饋電片的連接方式為焊接。
所述的電纜外層導(dǎo)體和連接部通孔的連接方式為焊接。
所述的連接臂厚度小于輻射單元的厚度。
其有益效果是本實用新型克服了現(xiàn)有寬頻雙極化天線技術(shù)中天線振子的水平 波束寬度隨頻率的不同變化大，天線振子的增益相對較低，交叉極化普遍不佳， 天線間電流不平衡，且組裝麻煩， 一致性差等缺陷，提供一種
一體化設(shè)計的寬帶雙極化振子，它結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，容易饋電， 一致性好，易于生產(chǎn)；而且具有良好的交叉極化特性、水平面波束寬度波動小、高增益和高前后比等優(yōu)點。[
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圖1是本實用新型未安裝饋電片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型裝上饋電片后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型底部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型接上饋電電纜后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型饋電片安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型相鄰輻射單元連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實用新型實測的駐波及隔離示意圖圖9是本實用新型仿真的方向圖和增益示意圖[具體實施方式
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如附圖所示，本實用新型的輻射體是由四個輻射單元1組成的對稱輻射陣列，每個輻射單元1由左右對稱的兩個分支組成，每個分支上都設(shè)有鏤空孔6，從而形成并聯(lián)的電流通路。左分支14和右分支15通過連接臂16相連(如圖6)。
每個輻射單元1的左分支14和相鄰輻射單元的右分支15相連接，構(gòu)成四個集中在輻射臂陣列中心點附近的連接部17 (如圖7)，其中相鄰的兩個連接部上表面設(shè)有凸柱3，另外兩個連接部設(shè)有供饋電電纜通過的通孔7。凸柱3與其對角端上的通孔7之間設(shè)有饋電片2，饋電片2—端連接在凸柱3上，另一端和連接部之間設(shè)有絕緣片5，絕緣片上設(shè)有開孔，開孔位置與連接部上的通孔？位置重合，凸柱3上也套設(shè)有絕緣片(如圖5)，以保證饋電電流由凸柱3進入輻射單元，饋電電纜為同軸電纜，其芯線4穿過連接部17上的通孔7和絕緣片5上的開孔連接到饋電片2上，通過饋電片2與對角端的輻射單元l形成電流通路，饋電電纜的外層導(dǎo)體連接在連接部的通孔中(圖中未示出)，通過絕緣片5與饋電片2形成漸路，饋電片2共有兩片，形成交叉韻十字型，交叉處不相連。同軸電纜芯線4中的電流通過饋電片2傳遞到輻射單元1上，形成
a-b-c-c'-b，-a'-a的電磁回路，使輻射區(qū)集中在輻射單元1的外圍部分，而且輻射極化角分別為0度或90度，通過輻射單元1之間的矢量疊加及抵消作用，得到了+/-45度的雙極化輻射。這種特殊的輻射結(jié)構(gòu)具有良好的交叉極化特性，而且水平面波束寬度波動小，并具有很好的隔離度指標(biāo)。為了實現(xiàn)一體化的設(shè)計，以及實現(xiàn)便于生產(chǎn)的饋電方式，在每個輻射臂上設(shè)有兩個鏤空孔6，增加凸塊8，以及減小連接臂16的厚度，使阻抗帶寬得到很大的改善。由于輻射單元為一體化設(shè)計，同時增強了天線整體的機械抗震性和生產(chǎn)的一致性。
本實施例的凸柱3和饋電片2，電纜芯線4和饋電片2，電纜外層導(dǎo)體和連接部通孔7的連接方式均為焊接，但不局限于此種連接方式，但凡能夠形成電流通路的連接方式都落在本實用新型的保護范圍之中。
本實施例的支撐臂11同時構(gòu)成平衡饋電裝置，是兩對相互正交且底部相連的U型巴倫，其頂部形成四個支撐面，分別支撐在輻射單元1的連接部17，和輻射體形成一體式結(jié)構(gòu)，整個輻射體和平衡饋電裝置通過U型巴倫的底部連接成一個整體。U型巴倫的底部連接處形成一個平面13，平面13貼合在反射板10上，平面13上還設(shè)有定位柱12，定位柱12定位在反射板10上的定位孔中(圖中未示出)，以實現(xiàn)精確定位，且位置不易改變。
圖8是本實用新型實測的駐波及隔離示意圖，可見基于本實用新型的振子單元在1710 2170MHz頻段內(nèi)，駐波都小于1.4，隔離度則優(yōu)于30dB。圖9是基于本實用新型的振子單元仿真水平面方向圖，從圖中可以看出本實用新型在1710 2170MHz內(nèi)，65度半功率角下僅有約2度的波動，遠(yuǎn)優(yōu)于基站天線行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的小于12度的標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)當(dāng)說明的是本實施例輻射體的饋電方式為直接饋電方式，生產(chǎn)可靠，饋電網(wǎng)絡(luò)的布局方便靈活。但不局限于該種饋電方式，也可改為其它的饋電方式，如電磁耦合等，此時只需要適當(dāng)調(diào)節(jié)輻射體的尺寸和耦合部分的電抗值大小。
權(quán)利要求1、一種寬頻雙極化天線，包括輻射體和平衡饋電裝置，平衡饋電裝置同時構(gòu)成輻射體的支撐臂，平衡饋電裝置對輻射體饋電即激勵輻射體，其特征在于所述的輻射體是由四個輻射單元組成的對稱輻射陣列，每個輻射單元由左右對稱的兩個分支組成，每個分支上都設(shè)有鏤空孔，從而形成并聯(lián)的電流通路，兩個分支的末端通過連接臂相連，使每個輻射單元的左右兩個分支形成閉合的電磁回路，每個輻射單元的左側(cè)分支和相鄰輻射單元的右側(cè)分支在支撐臂處相連接，構(gòu)成四個集中在輻射陣列中心點附近的連接部，平衡饋電裝置是兩對相互正交且底部相連的U型巴倫，其上部形成四條支撐臂，分別連接在輻射單元的連接部，使平衡饋電裝置和輻射體形成一體式結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于所述的四 個輻射單元連接部中，其中相鄰的兩個連接部上表面設(shè)有凸柱，另外兩個連接 部設(shè)有供饋電電纜通過的通孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于所述的連 接部上的凸柱與其對角端上的通孔之間設(shè)有饋電片，饋電片一端連接在凸柱 上，另一端和連接部之間設(shè)有絕緣片，絕緣片上開孔，開孔位置與連接部上的 通孔位置重合，饋電電纜為同軸電纜，其芯線穿過連接部上的通孔和絕緣片上 的開孔連接到饋電片上，通過饋電片與對角端的輻射單元形成電流通路，饋電 電纜的外層導(dǎo)體連接在連接部的通孔中，通過絕緣片與饋電片形成斷路，饋電 片共有兩片，形成交叉的十字型，交叉處不相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于 所述的輻射臂左右分支靠近對稱軸的底面上分別設(shè)有向下凸出的凸塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種寬頻雙極化天線，其魯征在于 所述的輻射臂左右分支靠近對稱軸的表面上分別設(shè)有向上凸出的凸塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于 所述的平衡饋電裝置和輻射體形成的一體式結(jié)構(gòu)為一體化壓鑄成型。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于所述的凸 柱和饋電片的連接方式為焊接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于所述的電 纜芯線和饋電片的連接方式為焊接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于所述的電 纜外層導(dǎo)體和連接部通孔的連接方式為焊接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l-3任一項所述的一種寬頻雙極化天線，其特征在于 所述的連接臂厚度小于輻射單元的厚度。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化寬頻雙極化天線，包括輻射體和平衡饋電裝置，平衡饋電裝置同時構(gòu)成天線振子的支撐臂，輻射體是由四個輻射單元組成的對稱輻射陣列，每個輻射單元由左右對稱的兩個分支組成，每個分支上都設(shè)有鏤空孔，從而形成并聯(lián)的電流通路，兩個分支的末端通過連接臂相連，使每個輻射單元的左右兩個分支構(gòu)成閉合的電磁回路，平衡饋電裝置是兩對相互正交且底部相連的U型巴倫，其頂部形成四個支撐面，分別支撐在輻射單元的連接部，和輻射體形成一體式結(jié)構(gòu)。它結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，容易饋電，一致性好，易于生產(chǎn)；水平面波束寬度隨頻率的波動小，而且具有良好的交叉極化特性以及高增益和高前后比的優(yōu)點。
文檔編號H01Q21/26GK201430216SQ20092005632
公開日2010年3月24日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者伍裕江, 葉海鷗, 吳中振, 岳彩龍, 鵬 陳, 高卓鋒 申請人:廣東通宇通訊設(shè)備有限公司