雙極化基站天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雙極化基站天線領域，具體涉及一種加載垂直寄生單元的±45°雙極 化基站天線。
【背景技術】
[0002] 在移動通信系統(tǒng)中，通常采用分集技術克服復雜環(huán)境中的信號衰落，改善通信質(zhì) 量。其中，運用雙極化天線的極化分集是一種成本低，效果好的分集方式。
[0003] 雙極化天線應該具有良好的正交極化特性，即在±60°的扇形服務區(qū)內(nèi)，交叉極 化方向圖所表現(xiàn)的電平應該比相應角度上的主極化方向所表現(xiàn)的電平有明顯降低，兩者之 間的差別集交叉極化比。顯而易見，交叉極化比越大，兩信號的相關性越小，分集效果越好。
[0004] 現(xiàn)在天線公司調(diào)節(jié)交叉極化比通常是依靠仿真軟件去"調(diào)"或者是"湊"，缺乏理論 的分析指導設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種加載垂直寄生單元的 ±45°雙極化基站天線，本發(fā)明±45°雙極化基站天線在水平面±60°內(nèi)交叉極化比都 得到改善，而且不額外增加天線的尺寸。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] -種加載垂直寄生單元的±45°雙極化基站天線，包括金屬地板及輻射體，所述 輻射體包括兩個相互交叉的偶極子及四個垂直寄生單元，所述四個垂直寄生單元分別位于 偶極子與金屬地板之間，且分別垂直于偶極子及金屬地板。
[0008] 所述四個垂直寄生單元關于金屬地板中心對稱，且距離金屬地板中心距離0. 35 個波長。
[0009] 所述垂直寄生單元具體為長方形的金屬條，長度在0. 25個波長，且小于偶極子到 金屬地板的距離。
[0010] 所述四個垂直寄生單元分別加載在兩個相互交叉的偶極子的四個臂。
[0011] 還包括微帶基片，所述四個垂直寄生單元及偶極子印刷在微帶基片上。
[0012] 所述四個垂直寄生單元與偶極子及金屬地板均不接觸。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明加載寄生單元以后，交叉計劃比明顯的到了改善，從不 至Ij7dB上升到14dB以上。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明天線部分結構示意圖；
[0015] 圖2時本發(fā)明實施例中用鏡像原理分析+45度極化的偶極子激勵時的電流分布；
[0016] 圖3是圖2中電流正交分解后的電流分布；
[0017] 圖4是場分量的示意圖；
[0018] 圖5是本發(fā)明加載垂直寄生單元的±45°雙極化基站天線的結構示意圖；
[0019] 圖6是實施例中平行于Y軸偶極子的輻射方向圖；
[0020] 圖7是實施例中平行于X軸偶極子的輻射方向圖；
[0021] 圖8是實施例中兩個垂直寄生單元的輻射方向圖分析；
[0022] 圖9是實施例中|巧|和IEeI在XZ平面的總方向圖；
[0023] 圖10是實施例中兩個端口的駐波比；
[0024] 圖11是實施例中兩個端口的IS211曲線；
[0025] 圖12(a)~圖12(f)分別是第一端口在I. 7G、I. 95G及2. 2G的垂直面（YZ平面） 及水平面（XZ平面）的仿真與測試的輻射方向圖；
[0026] 圖13(a)~圖13(f)分別是第二端口在I. 7G、I. 95G及2. 2G的垂直面（YZ平面） 及水平面（XZ平面）的仿真與測試的輻射方向圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不 限于此。
[0028] 實施例
[0029] 如圖1及圖5所示，一種加載垂直寄生單元的±45°雙極化基站天線，包括金屬地 板3及輻射體，所述四個垂直寄生單元11、12、13、14分別位于偶極子與金屬地板3之間，垂 直于偶極子與金屬地板，且與偶極子與金屬地板都不接觸。
[0030] 所述四個垂直寄生單元關于金屬地板中心對稱，且距離金屬地板中心距離0. 35 個波長。
[0031] 所述垂直寄生單元具體為長方形的金屬條，加載兩個相互交叉的偶極子四個臂， 長度在0. 25個波長，且小于偶極子到金屬地板的距離。
[0032] 金屬條的長短可以控制寄生電流的幅度，金屬條可以印刷在微帶基片6上，也可 以通過其他的東西固定。
[0033] 采用本結構的天線使±45°雙極化基站天線在水平面±60°內(nèi)交叉極化比都得 到改善，而且不額外增加天線的尺寸。
[0034] 本實施例中，所述四個垂直寄生電流具體為第一、第二、第三及第四垂直寄生電流 11、12、13、14。所述第一、第二垂直寄生電流11、12加載在+45度極化偶極子兩臂，第三、第 四垂直寄生電流13、14加載在-45度極化偶極子兩臂。
[0035] 本發(fā)明實施例中垂直寄生單元由長31mm,寬2mm的金屬條構成，偶極子的四個臂 長度均為25mm,寬為2mm,微帶基板的長為80mm?金屬條距離金屬地板中心點的距離為 37mm〇
[0036] 交叉極化比是主極化接收天線與交叉極化接收天線接收到的能量之比。為了使得 ±45°雙極化基站天線在寬角度內(nèi)具有高交叉極化比，就要使得天線在水平面內(nèi)電場|￡；| 和|EeI分量在寬角度內(nèi)相等。
[0037] 圖2展示了 +45度極化的偶極子激勵時的電流分布。當45度極化的偶極子激勵的 時候，-45度的偶極子和第三、第四垂直寄生單元都處于對稱面內(nèi)，相當于短路接地，因此它 們上面是沒有電流的。運用鏡像原理可以得到一個鏡像的偶極子和兩個鏡像的寄生單元。 鏡像偶極子電流方向與原偶極子電流方向相反。鏡像寄生單元上的電流與原寄生單元上的 電流同相，圖2中11'、12'及圖中的虛線部分分別是鏡像寄生單元及+45度極化鏡像偶極 子。
[0038] 如圖3所示，+45度極化偶極子上的電流還可以分解為一個平行于X軸的電流21 和一個平行于Y軸的電流22, 21'和22'分別是他們的鏡像電流，11'、12'，垂直電流的鏡像 電流。
[0039] 圖4展示了場分量的示意圖。對于水平面，即XZ平面，我們定義平行于XY面的電 場分量為Ee，垂直于XY面的電場分量為￡^。?可以看出電場的Ee分量由寄生單元的電流和 平行于X軸的電流提供，電場的巧分量由平行于Y軸的電流提供。
[0040] 我們利用方向圖乘積原理和方向圖疊加原理分析輻射方向圖。圖6展示了平行 于Y軸偶極子的方向圖。在XZ平面，平行于Y軸的偶極子輻射方向圖是全向，乘上點源與 無限大底板的方向圖以后是一個波瓣較寬的單向輻射方向圖。圖7展示了平行于X軸偶極 子在XZ平面的方向圖。對于平行于X軸的偶極子，輻射方向圖為"8"字，乘上點源與無限 大底板的方向圖以后是一個波瓣較窄的單向輻射方向圖?？梢钥闯鲈跊]有寄生單元的情況 下，|Ee|的波瓣寬度比IEfpI的波瓣寬度要窄。圖8展示了兩個垂直寄生單元的方向圖。單 元方向圖是一個水平的"8"字的一半，再乘上反相二元陣的方向圖，總方向圖還是一個水平 的"8"字的一半。
[0041] 圖9展示了％I和|EeI在XZ平面的總方向圖。I心I的方向圖就是平行于Y軸的偶 極子和地板的方向圖。|Ee|的總方向圖就是平行于X軸的偶極子與兩個垂直寄生單元方 向圖的疊加。可以看出，在引入寄生單元以后，|Ee|的波瓣寬度變寬，變得與I巧I的波瓣寬 度相等。這樣，就可以在寬角度內(nèi)實現(xiàn)高交叉極化比。
[0042] 圖10是第一、第二端口 4、5天線仿真與測試的駐波比。在1. 71-2. 17頻段內(nèi)，兩個 端口的VSWR〈2。圖11是兩端口的|S21|，這說明了兩個端口的隔離在28dB以上。圖12(a)~ 12(f)及圖13(a)~13(f)是輻射方向圖。表3及表4是加載垂直寄生單元的±45度雙極 化基站天線的第一端口 4及第二端口 5測試輻射特性總結。
[0043] 表1是垂直寄生單元對于水平面內(nèi)交叉極化比第一端口的影響
[0044]
[0045] 表2是垂直寄生單元第二端口對于水平面內(nèi)交叉極化比的影響
[0046]
[0052] 從表1表2可以看出，當加載垂直寄生單元以后，交叉極化比的到了大幅度改善。 從只有6. 6dB上升到了 16dB以上。從表3表4可以看出，在所設計的頻段，第一端口交叉 極化比在軸向大于25dB，在±60°大于16dB;第二端口交叉極化比在軸向大于28dB，在 ±60° 大于 14. 7dB
[0053] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種加載垂直寄生單元的±45°雙極化基站天線，包括金屬地板及輻射體，其特征 在于，所述輻射體包括兩個相互交叉的偶極子及四個垂直寄生單元，所述四個垂直寄生單 元分別位于偶極子與金屬地板之間，且分別垂直于偶極子及金屬地板。2. 根據(jù)權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述四個垂直寄生單元關于 金屬地板中心對稱，且距離金屬地板中心距離〇. 35個波長。3. 根據(jù)權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在在于，所述垂直寄生單元具體為 長方形的金屬條，長度在〇. 25個波長，且小于偶極子到金屬地板的距離。4. 根據(jù)權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述四個垂直寄生單元分別 加載在兩個相互交叉的偶極子的四個臂。5. 根據(jù)權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在于，還包括微帶基片，所述四個垂 直寄生單元及偶極子印刷在微帶基片上。6. 根據(jù)權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述四個垂直寄生單元與偶 極子及金屬地板均不接觸。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加載垂直寄生單元的±45°雙極化基站天線，包括金屬地板及輻射體，所述輻射體包括兩個相互交叉的偶極子及四個垂直寄生單元，所述四個垂直寄生單元分別位于偶極子與金屬地板之間，且分別垂直于偶極子及金屬地板。本發(fā)明加載寄生單元以后，交叉極化比明顯的到了改善，從不到7dB上升到14dB以上。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q1/50, H01Q1/38
【公開號】CN105024142
【申請?zhí)枴緾N201510464822
【發(fā)明人】褚慶昕, 羅宇
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月30日