專利名稱：雙極化對(duì)稱振子天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信天線，具體說是一種雙極化對(duì)稱振子天線，主要應(yīng)用于蜂窩通信系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于用戶數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，通信信道不足已經(jīng)成為人口密集地區(qū)的嚴(yán)重問題。因此，強(qiáng)烈要求使用有效的頻率復(fù)用技術(shù)已成為當(dāng)前之急需。雖然蜂窩系統(tǒng)是一種有利的頻率復(fù)用的技術(shù)，但是，為了有效地進(jìn)行頻率復(fù)用，必須對(duì)蜂窩進(jìn)行再分割。而這種分割的效能主要依賴于基站天線的輻射方向圖形狀。為了保證服務(wù)區(qū)內(nèi)的信號(hào)增益，一般采用帶有反射板的垂直線陣天線，通過合適的陣列天線方向圖來(lái)實(shí)現(xiàn)波束賦形。但在實(shí)現(xiàn)賦形的時(shí)候，往往存在許多不利的因素，有些為了實(shí)現(xiàn)更好的賦形效果，需要對(duì)各個(gè)單元都進(jìn)行賦形，對(duì)天線設(shè)計(jì)匹配就會(huì)帶來(lái)一定的困難。例如，在基站天線中，傳統(tǒng)振子與75Ω同軸線匹配，由于75Ω同軸線芯線較細(xì)，因此抗震性較差，許多天線在抗震試驗(yàn)中出現(xiàn)問題。有些傳統(tǒng)雙極化天線由于使用隔離片來(lái)提高隔離度，對(duì)天線其它參數(shù)會(huì)有影響。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免已有技術(shù)的不足，提供一種容易實(shí)現(xiàn)、成本低、性能好的雙極化對(duì)稱振子天線，以實(shí)現(xiàn)賦形效果。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是通過設(shè)計(jì)合理的振子阻抗和振子基部的結(jié)構(gòu)使其易于實(shí)現(xiàn)賦形，并具有非常好的隔離度指標(biāo)。為了與芯線較粗的50Ω同軸線進(jìn)行匹配，本實(shí)用新型將振子阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，增強(qiáng)了天線整體的機(jī)械抗震性，同時(shí)可以很方便地對(duì)每個(gè)振子進(jìn)行激勵(lì)，較方便地實(shí)現(xiàn)賦形。整個(gè)振子結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)雙極化振子臂、振子支撐腿、U形巴倫構(gòu)成，該兩個(gè)振子整體對(duì)稱放置沿軸向固定在反射板上。其特點(diǎn)是在U形巴倫上增設(shè)并聯(lián)枝節(jié)，將雙極化振子兩臂間的作用進(jìn)行抵消，使其具有非常好的隔離度和交叉極化電平。因此，利用該振子組成的陣列不需要采用隔離片就可以具有比較好的電氣性能，而且可以方便的實(shí)現(xiàn)波束賦形。
本實(shí)用新型與已有的雙極化振子相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.具有較好的機(jī)械性能。
由于傳統(tǒng)雙極化振子有各種各樣的結(jié)構(gòu)，一般與內(nèi)芯較細(xì)的75Ω同軸線相匹配，因而抗震性差；而本實(shí)用新型的振子由于將特性阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，可以直接與內(nèi)芯較粗的50Ω同軸線相匹配，使其具有更好的機(jī)械抗震性。
2.便于實(shí)現(xiàn)賦形天線傳統(tǒng)振子在做賦形天線時(shí)需要在阻抗匹配方面做一定的工作，而本實(shí)用新型振子結(jié)構(gòu)由于特性阻抗為50Ω，可以很方便地實(shí)現(xiàn)匹配，并且可以增加賦形天線中可以調(diào)整參數(shù)的數(shù)目，因而，更容易實(shí)現(xiàn)較好的賦形效果。
3.具有較好的電氣性能傳統(tǒng)振子實(shí)現(xiàn)雙極化天線陣列時(shí)，由于隔離度不夠，往往需要采用隔離片，但是隔離片對(duì)天線其他指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生影響，而且在設(shè)計(jì)賦形天線時(shí)非常不利。而本實(shí)用新型振子由于在U形巴倫上設(shè)計(jì)了并聯(lián)枝節(jié)，將雙極化振子兩臂間的作用進(jìn)行抵消，從而具有很好的隔離度和交叉極化電平。因此，在組陣時(shí)就可不用隔離片也可以具有較好的性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。利用本實(shí)用新型振子組裝出的天線，直接就可具有非常好的隔離度指標(biāo)，不需要再如傳統(tǒng)天線那樣采用隔離片來(lái)調(diào)節(jié)隔離度。
實(shí)測(cè)表明，本實(shí)用新型工作于870-960MHz范圍，可實(shí)現(xiàn)水平面90度波束寬度。
表1列出四單元陣列的方向圖測(cè)試結(jié)果。該天線陣列實(shí)現(xiàn)90度扇區(qū)覆蓋，可以看出在整個(gè)頻段內(nèi)，對(duì)雙極化天線的兩個(gè)端口其扇區(qū)覆蓋都滿足90°±8°的要求。該天線陣列的極化鑒別率指標(biāo)要求為15dB，而該天線測(cè)試指標(biāo)結(jié)果可以看出在整個(gè)頻段內(nèi)極化鑒別率在18.2-23.5dB之間，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足此指標(biāo)要求，這也是該實(shí)用新型的另一個(gè)高性能的表現(xiàn)，即具有較好的交叉極化鑒別率。天線的其他指標(biāo)，如增益和前后比也都已經(jīng)滿足了指標(biāo)要求。這些測(cè)試結(jié)果都證明了該實(shí)用新型的高性能。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型組成的四單元天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為四單元陣列電壓駐波比VSWR測(cè)試結(jié)果圖圖4為四單元陣列隔離度測(cè)試結(jié)果圖具體實(shí)施方式
以下參照幅圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和效果。
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型主要由加工為一體的雙極化振子臂1、支撐腿2、U形巴倫3兩個(gè)振子整體構(gòu)成，該兩個(gè)振子整體對(duì)稱固定在水槽形反射板6的底板上，兩個(gè)對(duì)稱雙極化振子1之間設(shè)有縫隙7，該縫隙的寬度與振子總長(zhǎng)度之比為1∶10。U形巴倫3與支撐腿2的相接處連接有并聯(lián)枝節(jié)4，垂直固定在U形巴倫的根部與地板之間，該并聯(lián)枝節(jié)的寬度與U形巴倫長(zhǎng)度之比為1∶3。通過設(shè)計(jì)振子縫隙的寬度5和并聯(lián)枝節(jié)4的寬度可以實(shí)現(xiàn)50Ω振子阻抗。水槽形反射板的側(cè)板5與底板6之間的夾角可以在90度到180度之間調(diào)節(jié)。
參照?qǐng)D2，利用本實(shí)用新型的振子單元1可以組成四單元等間距陣列，即將四個(gè)雙極化振子整體結(jié)構(gòu)按等間距固定在水槽形反射板6的底板上，各個(gè)單元間通過同軸線相連。
參照?qǐng)D3，利用本實(shí)用新型的振子單元組成的四單元陣列，具有較好的電壓駐波比VSWR特性。從圖3給出的兩個(gè)端口的電壓駐波比VSWR特性所顯示出的兩端口反射系數(shù)S22具體值可以看出，在頻段870-960MHz范圍內(nèi)，870MHz點(diǎn)的VSWR為1.05，中心頻率點(diǎn)915MHz點(diǎn)對(duì)應(yīng)VSWR為1.31，高頻點(diǎn)960MHz對(duì)應(yīng)為1.19。從總體可以看出兩個(gè)端口的VSWR都在1.35以下，比一般指標(biāo)要求的VSWR在1.4以下低。
表1列出四單元陣列的方向圖測(cè)試結(jié)果。該天線陣列實(shí)現(xiàn)90度扇區(qū)覆蓋，可以看出在整個(gè)頻段內(nèi)，對(duì)雙極化天線的兩個(gè)端口其扇區(qū)覆蓋都滿足90°±8°的要求。該天線陣列的極化鑒別率指標(biāo)要求為15dB，而該天線測(cè)試指標(biāo)結(jié)果可以看出在整個(gè)頻段內(nèi)極化鑒別率在18.2-23.5dB之間，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足此指標(biāo)要求，這也是該實(shí)用新型的另一個(gè)高性能的表現(xiàn)，即具有較好的交叉極化鑒別率。天線的其他指標(biāo)，如增益和前后比也都已經(jīng)滿足了指標(biāo)要求。這些測(cè)試結(jié)果都證明了該實(shí)用新型的高性能。
表1四單元天線測(cè)試結(jié)果 參照?qǐng)D4，利用本實(shí)用新型的振子單元組成的四單元陣列的兩個(gè)端口間的隔離度在870MHz點(diǎn)的隔離度為-35.8dB，在中心頻率點(diǎn)915MHz點(diǎn)的隔離度為-45.7dB，在高頻點(diǎn)960MHz的隔離度為-37.6dB?？梢钥闯鲈谡麄€(gè)頻段內(nèi)兩端口間隔離度都在-35dB以下，對(duì)于90度的扇區(qū)天線，隔離度要求為-28dB，而該陣列遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足這個(gè)指標(biāo)。
本實(shí)用新型提供了一個(gè)雙極化振子天線，該振子天線具有較好的機(jī)械和電氣性能，顯然，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以不經(jīng)過任何創(chuàng)造性勞動(dòng)，而利用本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思，作出不僅僅限于四個(gè)輻射單元的同類型的基站天線。
權(quán)利要求1.一種雙極化對(duì)稱振子天線，包括由兩個(gè)對(duì)稱的雙極化振子臂(1)、支撐腿(2)、U形巴倫(3)構(gòu)成的振子整體，該兩個(gè)振子整體對(duì)稱放置固定在反射板(6)上，其特征在于U形巴倫(3)與支撐腿(2)的相接處連接有并聯(lián)枝節(jié)(4)，且整個(gè)陣子的阻抗設(shè)為50Ω。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于并聯(lián)枝節(jié)(4)固定在U形巴倫的根部與反射板(6)之間，該并聯(lián)枝節(jié)的寬度與U形巴倫長(zhǎng)度之比為1∶3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于兩對(duì)稱振子之間縫隙(7)的寬度與振子總長(zhǎng)度之比為1∶10。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙極化對(duì)稱振子天線。該天線主要由兩個(gè)雙極化振子臂(1)、振子支撐腿(2)、U形巴倫(3)構(gòu)成振子整體，該兩個(gè)振子整體對(duì)稱放置沿軸向固定在反射板(6)上。其特點(diǎn)是在U形巴倫(3)與振子支撐腿(2)的連接處增設(shè)并聯(lián)枝節(jié)(4)，將雙極化振子兩臂間的作用進(jìn)行抵消，使其具有非常好的隔離度和交叉極化電平。同時(shí)為了增強(qiáng)天線整體的機(jī)械抗震性，將振子阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，可以很方便地對(duì)每個(gè)振子進(jìn)行激勵(lì)，較方便地實(shí)現(xiàn)賦形。因此，利用該振子組成的陣列不需要采用隔離片就可以具有比較好的電氣性能。該天線可應(yīng)用于蜂窩通信系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK2701094SQ200420041839
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者劉 英, 李恩社, 卜安濤, 崔巧云 申請(qǐng)人:西安海天天線科技股份有限公司