本發(fā)明涉及移動(dòng)通信等無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種超寬頻帶雙極化天線。

背景技術(shù)：

tdd/fdd-lte混合組網(wǎng)已經(jīng)成為4g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主流組網(wǎng)方式，天饋系統(tǒng)共桿共塔安裝、多制式網(wǎng)絡(luò)共用共享天饋資源，已成為產(chǎn)業(yè)界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，具有寬頻帶、小型化、多制式共享特性的多端口天線已成為眾多天線設(shè)計(jì)師的主攻目標(biāo)。

現(xiàn)有技術(shù)的基站天線單元通常采用傳統(tǒng)雙導(dǎo)體饋電巴倫，該巴倫與單元輻射臂的兩端相連接，由于巴倫長約1/4波長，呈現(xiàn)一定的頻帶特性，天線單元相對(duì)頻帶較窄，較難滿足實(shí)際使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超寬頻帶雙極化天線及雙超寬頻帶雙極化天線，與傳統(tǒng)天線單元相比，本發(fā)明提供的超寬頻帶雙極化天線的頻帶寬度極大地增加。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種超寬頻帶雙極化天線，包括環(huán)形輻射體、巴倫組件、饋電組件和反射板，所述環(huán)形輻射體由四個(gè)輻射臂組成且平行放置于反射板正上方,四個(gè)所述輻射臂之間依次留有四個(gè)縫隙或間隙，所述巴倫組件包括與四個(gè)所述輻射臂對(duì)應(yīng)的四組巴倫，每組所述巴倫包括一個(gè)巴倫臂、兩個(gè)或兩個(gè)以上巴倫臂，每組所述巴倫中至少有一個(gè)所述巴倫臂的一端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂的中間部位，另一端與所述反射板固定，所述饋電組件包括沿所述巴倫臂和輻射臂鋪設(shè)的饋電線并于相鄰輻射臂之間的縫隙或間隙處對(duì)所述輻射臂饋電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將連接于輻射臂兩端的巴倫改為連接于輻射臂中間部位的巴倫(以下將連接至輻射臂中間部位的巴倫稱為新型巴倫)，饋電線可沿著巴倫臂鋪設(shè)至輻射臂，沿著輻射臂延伸至相鄰輻射臂之間的縫隙或間隙處對(duì)相鄰輻射臂饋電，新型巴倫對(duì)輻射臂電流分布影響較小，本發(fā)明的新型巴倫甚至提升了環(huán)天線的輻射帶寬，電磁仿真結(jié)果表明，低頻可實(shí)現(xiàn)460mhz-960mhz超寬頻雙極化天線，高頻可實(shí)現(xiàn)1350mhz-2700mhz超寬頻雙極化天線，帶寬達(dá)一個(gè)倍頻程，即相對(duì)帶寬達(dá)67％。再者，新型巴倫長度不受1/4波長的限制，因而極大地增加了天線帶寬。且，本發(fā)明可利用環(huán)天線工作模式的正交性，進(jìn)行雙極化四點(diǎn)饋電共享輻射臂，兩兩饋電同相激勵(lì)合并，形成±45°極化輻射信號(hào)。

較佳地，所述環(huán)形輻射體的周長為1至2個(gè)設(shè)計(jì)頻率所對(duì)應(yīng)的波長，所述環(huán)形輻射體至所述反射板的距離為1/4個(gè)設(shè)計(jì)頻率所對(duì)應(yīng)的波長。

較佳地，四個(gè)所述輻射臂為結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)電體且繞所述環(huán)形輻射體的中心對(duì)稱設(shè)置，以使相鄰兩所述輻射臂互呈90度排列。此時(shí)，饋電線在相鄰輻射臂之間的四個(gè)縫隙或間隙處對(duì)輻射臂或巴倫臂饋電，其饋電線兩兩對(duì)應(yīng)合并激勵(lì)±45°極化輻射信號(hào)。即同極化180°方向?qū)ΨQ同相饋電，異極化90°方向正交饋電，從而使天線的±45°極化信號(hào)耦合度有效對(duì)消，天線單元隔離度極大地提高，帶寬成倍地增加。

較佳地，所述饋電線為射頻同軸饋電電纜或者微帶線。

較佳地，所述饋電線與所述巴倫臂和輻射臂之間設(shè)有焊接短路點(diǎn)。

較佳地，四組所述巴倫臂的上端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂的中間部位，下端收攏固定于所述反射板上或者分散固定于所述反射板上。

較佳地，相鄰所述輻射臂之間的縫隙或間隙呈窄矩形狀、階梯狀或漸變型式。

較佳地，所述環(huán)形輻射體呈方環(huán)、圓環(huán)、多邊環(huán)等。

較佳地，四組所述巴倫臂相對(duì)于所述反射板水平設(shè)置并與所述環(huán)形輻射體共面設(shè)置，所述巴倫臂的外端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂的中間部位，內(nèi)端臨近所述環(huán)形輻射體中間并通過向下延伸的桿體固定于所述反射板上。

較佳地，所述環(huán)形輻射體、巴倫組件和饋電組件由半剛性或者剛性射頻同軸電纜彎折焊接而成，所述射頻同軸電纜的外導(dǎo)體形成所述環(huán)形輻射體和巴倫組件，所述饋電組件就是所述半剛性或者剛性射頻同軸電纜本身，且剛性射頻同軸電纜內(nèi)部傳輸射頻信號(hào)，所述內(nèi)導(dǎo)體與對(duì)應(yīng)輻射臂相連接(即，延伸至間隙或縫隙處的射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體，與該間隙或縫隙另一側(cè)的外導(dǎo)體連接)，從而達(dá)到饋電的目的。

較佳地，所述輻射臂呈片狀且所述輻射臂相對(duì)于所述反射板平行設(shè)置或傾斜設(shè)置或垂直設(shè)置；所述巴倫臂呈柱型或者片型且相對(duì)于所述反射板平行設(shè)置、傾斜設(shè)置或垂直設(shè)置，當(dāng)所述巴倫臂為片型時(shí)，所述巴倫臂與所述輻射臂相連的一端的寬度小于、等于或大于所述輻射臂的寬度，當(dāng)所述巴倫臂大于或小于所述輻射臂的寬度時(shí)，相鄰所述輻射臂之間的縫隙或間隙呈階梯狀或漸變型式。

具體地，所述輻射臂為矩形片、梯形片、板面呈圓扇形的弧形片、片體彎曲的弧形片、片體彎折的折形片、板面呈圓扇形且片體彎曲的圓錐曲面片、板面呈扇形且鏤空的扇形片；所述巴倫臂可為板面呈矩形的條形片、板面呈圓扇形的弧形片、板面呈圓扇形且片體彎折的圓錐曲面片、圓柱、棱柱或“8”型的柱狀；當(dāng)所述輻射臂和巴倫臂均為圓錐曲面片時(shí)，所述環(huán)形輻射體和巴倫組件形成一圓錐喇叭狀的結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述輻射臂和巴倫臂均為梯形片且相對(duì)于所述反射板傾斜設(shè)置時(shí)，所述環(huán)形輻射體和巴倫組件形成一角錐喇叭狀的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還公開了一種雙超寬頻帶雙極化天線，包括高頻段天線和低頻段天線，所述高頻段天線的結(jié)構(gòu)如上述超寬頻帶雙極化天線所示，所述低頻段天線上述超寬頻帶雙極化天線所示，所述高頻段天線嵌套于所述低頻段天線內(nèi)部以構(gòu)成雙超寬頻帶雙極化天線。

附圖說明

圖1a是本發(fā)明第一實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的立體示意圖。

圖1b是本發(fā)明第一實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的部分立體示意圖。

圖1c是圖1b中所述超寬頻帶雙極化天線另一角度的立體示意圖。

圖1d是圖1b中所述超寬頻帶雙極化天線的俯視圖。

圖1e是本發(fā)明另一實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明第八實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明第九實(shí)施例中所述超寬頻帶雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。

參考圖1a至圖1d，本發(fā)明第一實(shí)施例公開了一種超寬頻帶雙極化天線100，包括環(huán)形輻射體101、巴倫組件102、饋電組件103和反射板104，所述環(huán)形輻射體101由四個(gè)輻射臂21組成且平行放置于反射板104正上方,四個(gè)所述輻射臂21之間依次留有四個(gè)縫隙24(或間隙)。所述巴倫組件102包括與四個(gè)所述輻射臂21對(duì)應(yīng)的四組巴倫，每組所述巴倫包括一個(gè)巴倫臂22，所述巴倫臂22的一端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂21的中間部位(包括但不限于所述輻射臂21的最中間)，另一端與所述反射板104固定，所述饋電組件103包括沿所述巴倫臂22和輻射臂21鋪設(shè)的饋電線23并于相鄰輻射臂21之間的縫隙處對(duì)所述輻射臂21饋電。

參考圖1a至圖1d，四個(gè)所述輻射臂21為結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)電體且繞所述環(huán)形輻射體101的中心對(duì)稱設(shè)置，以使相鄰兩所述輻射臂21互呈90度排列。此時(shí)，饋電線23在相鄰輻射臂21之間的四個(gè)縫隙處饋電，互為對(duì)角的兩個(gè)縫隙為一組，其饋電線兩兩合并對(duì)應(yīng)激勵(lì)±45°極化輻射信號(hào)。即同極化180°方向?qū)ΨQ同相饋電，從而使得本發(fā)明天線的±45°極化信號(hào)耦合度有效對(duì)消，單元隔離度極大地提高，帶寬成倍地增加。

參考圖1a至圖1d，在本實(shí)施例中，所述輻射臂21呈片狀且相對(duì)于所述反射板104垂直設(shè)置，即，輻射臂21與環(huán)形輻射體101其環(huán)面垂直方向的尺寸較大，環(huán)面徑向方向的尺寸較小。具體的，所述輻射臂21呈板面呈矩形的條形片。當(dāng)然，所述輻射臂21也可以為其它形狀的條形片，包括彎折的條形片。其中，所述環(huán)形輻射體101為立面方環(huán)形，當(dāng)然，所述環(huán)形輻射體101還可以是圓環(huán)形或其它多邊形。其中，所述輻射臂21為導(dǎo)電體。其中，所述環(huán)形輻射體101的周長為1至2個(gè)設(shè)計(jì)頻率所對(duì)應(yīng)的波長，所述環(huán)形輻射體101至所述反射板104的距離為1/4個(gè)設(shè)計(jì)頻率所對(duì)應(yīng)的波長。

本實(shí)施例中，每組所述巴倫臂22具有一個(gè)巴倫臂22，所述巴倫臂22與所述輻射臂21為同質(zhì)材料。當(dāng)然，每組所述巴倫臂22也可以具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的巴倫臂22。如圖1e所示，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，每組所述巴倫具有三個(gè)巴倫臂22a和22b，新型的巴倫臂22b連接于所述輻射臂21a的中間與反射板104之間，另外兩個(gè)巴倫臂22a分別連接于所述輻射臂21a的兩端與反射板104之間，本實(shí)施例具有傳統(tǒng)巴倫(巴倫臂22a)以及新型巴倫(巴倫臂22b)，饋電組件可沿傳統(tǒng)巴倫或新型巴倫鋪設(shè)，這要視具體情況而定。參考圖1e，所述輻射臂21a呈片體彎折的折形片，所述環(huán)形輻射體101a呈多邊形環(huán)。

參考圖1a，所述環(huán)形輻射體101設(shè)于所述反射板104正上方，四組所述巴倫臂22的上端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂21的中間部位，下端收攏固定于所述反射板104上。其中，所述巴倫臂22的下端通過一底座105收攏在一起，該底座105固定于反射板104上。參考圖1a至圖1d，在本實(shí)施例中，所述巴倫臂22為條形片狀且相對(duì)于所述反射板104傾斜設(shè)置。所述巴倫臂22上端寬度小于所述輻射臂21的寬度。其中，所述巴倫臂22呈彎折的條形。當(dāng)然，所述巴倫臂22也可以直接固定于反射板104上。

參考圖1a、1c和圖1d，所述饋電線23由四條射頻同軸饋電電纜31、32、33和34組成，分為兩組，電纜31、33為第一組，電纜32、34為第二組。兩組電纜分別對(duì)應(yīng)于±45°極化饋電。四條電纜31、32、33和34在巴倫組件102的底部匯合并順著巴倫臂22鋪設(shè)至輻射臂21，沿著輻射臂21鋪設(shè)至相鄰輻射臂21之間的縫隙處，電纜31、32、33和34的外導(dǎo)體分別與輻射臂21平齊，內(nèi)導(dǎo)體延長并與對(duì)應(yīng)的輻射臂21焊接，并在相鄰輻射臂21之間的縫隙處以對(duì)所述輻射臂21饋電。饋電點(diǎn)為23a、23b、23c和23d，其中，電纜31、32、33和34順著巴倫臂22和輻射臂21時(shí)，可間隔適當(dāng)點(diǎn)焊接短路或者使他們所有的結(jié)合處焊接短路。當(dāng)然，所述饋電線并不限于射頻同軸電纜饋電。所述饋電線23也可以為微帶線型式。

其中，所述饋電線23鋪設(shè)方式由技術(shù)人員依據(jù)需要的極化饋電要求進(jìn)行設(shè)置，本實(shí)施例中，所述饋電線23分為兩組，每組饋電線分別順著輻射臂21鋪設(shè)至180度對(duì)稱分布的縫隙處饋電，兩組饋電線23對(duì)應(yīng)激勵(lì)±45°極化輻射信號(hào)。

參考圖2，為本發(fā)明的第二實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的巴倫臂222分散地固定于反射板104上。具體地，所述巴倫臂222呈板面成矩形片且相對(duì)于所述反射板104豎直設(shè)置。所述輻射臂211呈矩形片且相對(duì)于所述反射板104豎直設(shè)置。

其中，每一所述巴倫臂222末端彎折形成一固定片105a，所述巴倫臂222通過所述固定片105a固定于所述反射板104上。當(dāng)然，所述巴倫臂222也可以直接固定于反射板104上。

參考圖3，為本發(fā)明第三實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的輻射臂213呈片體彎曲的弧形片并相對(duì)于所述反射板104垂直設(shè)置，該弧形片為圓弧形片，所述環(huán)形輻射體1013呈立體圓環(huán)形。每組所述巴倫臂223具有兩個(gè)且相對(duì)于所述反射板104傾斜設(shè)置，兩個(gè)所述輻射臂213的上端均連接于所述輻射臂213的中間部位，下端通過底座105收攏在一起并固定于反射板104上。其中，傾斜設(shè)置的巴倫臂可用于控制天線的輻射和阻抗特性。本實(shí)施例中，每組巴倫中，有兩個(gè)巴倫臂223連接于輻射臂213中間，當(dāng)然，每組巴倫連接于輻射臂213中間的巴倫臂223也可以為3個(gè)、4個(gè)等數(shù)目。環(huán)形輻射體1013為圓環(huán)形的天線對(duì)稱性更好，輻射特性更優(yōu)良，帶寬更寬。

參考圖4，為本發(fā)明的第四實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的輻射臂214為板面呈圓扇形且片體彎折的圓錐曲面片，所述環(huán)形輻射體1014呈斜面圓環(huán)形。每組所述巴倫具有一個(gè)巴倫臂224，該巴倫臂224具有一個(gè)較寬的巴倫臂224，所述巴倫臂224的上端連接于所述輻射臂213的中間，下端收攏后連接于底座105上，該底座105固定于反射板104上。斜式寬臂的巴倫臂224可用于控制天線的輻射和阻抗特性。連接于輻射臂214中間的巴倫臂224為板面呈矩形且橫向彎折呈弧形的條形片(扇形)，

參考圖5，為本發(fā)明的第五實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的輻射臂215為板面呈圓扇的弧形片且相對(duì)于所述反射板104平行設(shè)置，其巴倫臂225與所述環(huán)形輻射體1015相對(duì)于所述反射板104的距離相等，即所述輻射臂215與所述巴倫臂225共面設(shè)置，所述巴倫臂225的外端連接于對(duì)應(yīng)所述輻射臂215的中間部位，內(nèi)端相互收攏于所述環(huán)形輻射體101中間并通過桿體106和底座105固定于所述反射板104上。所述巴倫臂225為板面為條形片，巴倫組件1025呈十字狀，所述環(huán)形輻射體1015呈平面圓環(huán)形。

參考圖6，為本發(fā)明的第六實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的輻射臂216為板面呈扇形且鏤空的扇形片且相對(duì)于所述反射板104平行設(shè)置，所述巴倫臂226的一端連接于所述輻射臂216的中間，下端通過安裝底座105與所述反射板104固定。具體地，所述巴倫臂226相對(duì)于所述反射板104垂直設(shè)置并與反射板固定。其中，鏤空設(shè)計(jì)的扇形片可有效降低天線成本及重量。

較佳者，所述巴倫臂226呈截面為“8”型的柱狀。使得巴倫臂226的內(nèi)部可通過饋電線23(圖中未示)。

參考圖7，為本發(fā)明第七實(shí)施例，與上述實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，所述環(huán)形輻射體101b、巴倫組件102b和饋電組件103b由半剛性或剛性射頻同軸電纜彎折焊接而成。所述射頻同軸電纜的外導(dǎo)體形成所述環(huán)形輻射體101b和巴倫組件102b，所述射頻同軸電纜本身形成所述饋電組件，且所述饋電組件103b的所述射頻同軸電纜的外導(dǎo)體同時(shí)是輻射臂217，在所述輻射臂217之間的縫隙處，所述饋電組件103b的所述射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體25則與其所在縫隙另一側(cè)的輻射臂217相連接以便饋電，巴倫臂227一端連接于輻射臂217之間，另一端收攏匯聚在一起并與反射板固定。且所述射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間(同軸電纜內(nèi)部)傳輸射頻信號(hào)。

其中，饋電組件103b分為兩組饋電線，對(duì)應(yīng)于四個(gè)饋電點(diǎn)104a、104b、104c、104d，分為兩組，104a及104c為+45°極化激勵(lì)，104b及104d為-45°極化激勵(lì)，在激勵(lì)點(diǎn)處，饋電組件103b的饋電線伸長部分的內(nèi)導(dǎo)體分別與另一對(duì)應(yīng)外導(dǎo)體焊接以達(dá)到饋電的目的，每組饋電線的中間點(diǎn)用于信號(hào)輸入輸出，饋電組件103b(巴倫臂227)在底部匯聚焊接在一起并與金屬加強(qiáng)板(圖中未示)焊接以便與反射板固定。

參考圖8，為本發(fā)明的第八實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，所述輻射臂218和巴倫臂228均為板面呈圓扇形且片體彎折的圓錐曲面片，以使所述環(huán)形輻射體101c和巴倫組件102c形成一圓錐喇叭狀的結(jié)構(gòu)。此種情況時(shí)巴倫臂228與對(duì)應(yīng)輻射臂218處處連接，整個(gè)結(jié)構(gòu)的上部區(qū)域?yàn)樾敝玫沫h(huán)形輻射體101c部分，下部區(qū)域?yàn)樾敝玫陌蛡惤M件102c部分。

較佳者，所述巴倫臂228上端的寬度大于所述輻射臂218的寬度，使得相鄰所述輻射臂218之間的縫隙24a呈階梯狀，縫隙24a還可以呈漸變狀，當(dāng)然，所述巴倫臂228上端的寬度也可以等于或小于輻射臂218的寬度。

當(dāng)然，若所述輻射臂和巴倫臂均為梯形片且相對(duì)于所述反射板傾斜設(shè)置時(shí)，所述環(huán)形輻射體和巴倫組件形成一角錐喇叭狀的結(jié)構(gòu)(圖中未示)。

參考圖9，為本發(fā)明的第九實(shí)施例，與第一實(shí)施例不同的是，在本實(shí)施例中，其超寬頻帶雙極化天線的輻射臂219為板面呈圓扇的弧形片且相對(duì)于所述反射板104平行設(shè)置，所述環(huán)形輻射體1019呈平面圓環(huán)狀。每組所述巴倫中，巴倫臂225為板面呈矩形且橫向彎折呈弧形的條形片，該巴倫臂225上端連接于所述輻射臂213的中間，下端收攏一起并連接于底座105上，該底座105固定于反射板104上。

上述實(shí)施例中，所述環(huán)形輻射體與所述巴倫組件可一次性壓鑄成型，所述環(huán)形輻射體與所述巴倫組件可鈑金沖壓折彎成型，所述環(huán)形輻射體與所述巴倫組件可由半剛性或剛性射頻同軸電纜彎折焊接成型，所述環(huán)形輻射體與所述巴倫組件及所述饋電組件可由pcb實(shí)現(xiàn)。

較佳者，基于上述超寬頻帶雙極化天線，可將較高頻段天線嵌套于較低頻段天線內(nèi)部可構(gòu)成雙超寬頻帶雙極化天線(圖中未示)。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。