專利名稱：一種可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)通信領(lǐng)域使用的天線，具體是指一種尺寸較小的，可隱蔽設(shè)置在排氣管、排水管等緊窄型美化結(jié)構(gòu)中的寬帶雙極化天線。
背景技術(shù)：
目前，移動(dòng)通信基站天線正在朝著超寬帶、小型化的方向發(fā)展，其中小型化設(shè)計(jì)對(duì)降低基站天線成本、充分利用空間、美化環(huán)境等都有著莫大的幫助。尤其是在低頻段，天線的尺寸過(guò)大已對(duì)基站天線的美化隱形造成較大的障礙，而天線尺寸的降低通常會(huì)導(dǎo)致天線增益的降低，進(jìn)而影響發(fā)射和接收信號(hào)強(qiáng)度，怎樣在小型化的前提下設(shè)計(jì)性能良好的基站天線使之可以滿足體積小，重量輕，容易與環(huán)境協(xié)調(diào)性，易于隱蔽的要求，這就給眾多的天線廠家提出了一個(gè)不得不解決的難題?，F(xiàn)有的大部分通信天線都是由天線單元構(gòu)成的陣列天線，其中大部分天線單元都由振子充當(dāng)，也就是說(shuō)，改變振子的尺寸也就可以改變天線的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)天線小型化。 但是，振子尺寸和反射板形狀的改變又意味著振子性能的變化，這是振子和反射板設(shè)計(jì)的一個(gè)顧忌，特別是雙極化振子，要在原有緊湊的布局下減小天線的尺寸更是困難。移動(dòng)通信基站天線在通常在樓頂?shù)雀咛幖茉O(shè)，在眾多的樓房建筑中都存在著排氣管和排水管，如果可以研發(fā)小型化的寬帶天線，使其在保證電氣性能的情形下，可隱蔽設(shè)置在排氣管、排水管等緊窄型美化結(jié)構(gòu)中，則不僅美化成本較低，而且由于排氣管、排水管的常見(jiàn)性，可以保證在不破壞周圍環(huán)境，且不易引起居民注意的情形下，滿足區(qū)域移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需解決的問(wèn)題是提供一種整體尺寸小、成本低、頻帶寬、增益高、通信質(zhì)量高，可隱蔽于排氣管、排水管等緊窄型美化結(jié)構(gòu)中的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，包括反射板和設(shè)置在反射板上方的若干個(gè)振子單元，所述的振子單元由介質(zhì)基片和覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面的金屬層組成，所述的覆蓋在介質(zhì)基片上的上層金屬層與下層金屬層按照相互垂直的關(guān)系覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面構(gòu)成正交極化振子，該金屬層被位于對(duì)角線上的割縫分成關(guān)于割縫對(duì)稱的兩部分，每部分由饋線金屬帶、饋電結(jié)構(gòu)和位于饋線金屬帶兩端并與之一定夾角的輻射金屬體組成。所述的饋線金屬帶呈平行雙線排列，在平行雙線的饋線金屬帶的中部設(shè)置有饋電結(jié)構(gòu)。所述的饋電結(jié)構(gòu)包括饋電金屬片、設(shè)置在饋電金屬片上連接同軸電纜的饋電通孔和設(shè)置在饋線金屬帶上的饋電通孔。所述的輻射金屬體的末端由兩個(gè)形狀大小相同的開(kāi)槽形成“山”字形結(jié)構(gòu)的頻段
3調(diào)諧部分，該“山”字形結(jié)構(gòu)的中間部分為低頻段調(diào)諧部分，兩側(cè)部分為高頻段調(diào)諧部分。作為對(duì)上述方案的改進(jìn)在低頻調(diào)諧部分末端的介質(zhì)基片表面連接有實(shí)現(xiàn)低頻諧振的延伸部分。作為對(duì)上述方案的另一改進(jìn)在介質(zhì)基片上層的低頻段調(diào)諧部分還包括有延伸部分，該延伸部分與低頻段調(diào)諧部分形成倒“T”字形，在延伸部分中的介質(zhì)基片上開(kāi)有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介質(zhì)基片的下延金屬銅片，該下延金屬銅片的一端與的延伸部分焊接在一起。通過(guò)調(diào)節(jié)下延金屬銅片長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)低頻段的駐波比。在介質(zhì)基片下層的低頻段調(diào)諧部分還包括有延伸部分，該延伸部分與低頻段調(diào)諧部分形成倒“T”字形，在延伸部分相對(duì)應(yīng)的介質(zhì)基片的上層設(shè)有形狀大小相同的金屬部分， 在延伸部分及相對(duì)應(yīng)的金屬部分上密布細(xì)小金屬過(guò)孔，在延伸部分中的介質(zhì)基片上開(kāi)有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介質(zhì)基片的下延金屬銅片，該下延金屬銅片的彎折部分與金屬部分進(jìn)行焊接。通過(guò)在介質(zhì)基片上層的帶有過(guò)孔的金屬部分，可以方便下延金屬銅片的焊接，從而使插入到下層介質(zhì)基片上的延伸部分的槽形通孔中的下延金屬銅片固定安裝，從而能夠通過(guò)調(diào)節(jié)下延金屬銅片長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)低頻段的駐波比。本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線所述的反射板由底板、斜板和與振子單元排布平行的側(cè)板組成，該底板的截面為凸向振子方向的弧形或弓形，底板與側(cè)板之間通過(guò)斜板連接。為了優(yōu)化天線的一些電氣性能，提高反射板對(duì)電磁反射的效力，并滿足天線在緊窄型體積下盡可能減小反射板尺寸的需要，本實(shí)用新型將反射板設(shè)計(jì)成曲面形狀，與通常的平面反射板不相同。本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線在振子單元的正上方設(shè)置有金屬引向片。該金屬引向片可以在有限體積的限制下，起到增強(qiáng)振子正上方電磁波能量的作用，提高振子增益。本實(shí)用新型中通過(guò)下延金屬銅片長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)低頻段的駐波比。當(dāng)然，也可通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試，將低頻段調(diào)諧部分的延伸部分設(shè)計(jì)為一定形狀或?qū)⒌皖l調(diào)諧部分在介質(zhì)基片表面向內(nèi)側(cè)延伸一定長(zhǎng)度而滿足調(diào)節(jié)低頻段的駐波比的目的，也就是發(fā)揮其諧振的效果。本實(shí)用新型雙極化天線所述的反射板由底板、斜板和與振子單元排布平行的側(cè)板組成，該底板的截面為弧形或弓形，底板與側(cè)板之間通過(guò)斜板連接。本實(shí)用新型所述的介質(zhì)基片可以為正方形的環(huán)氧板或其它絕緣板。本實(shí)用新型具有以下有益效果1、在不改變天線電氣性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)已有振子的結(jié)構(gòu)，充分利用振子所占有的空間，減小了天線的平面尺寸，實(shí)現(xiàn)了振子小型化?？梢詰?yīng)用于大廈或樓宇的排氣管等小型場(chǎng)所，在保持其原來(lái)景觀的前提下，安裝天線，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大該區(qū)域的覆蓋范圍及提高通
信質(zhì)量。2、在振子的基本設(shè)計(jì)上，采用介質(zhì)基片兩面附交叉垂直金屬層結(jié)構(gòu)方式，提供了一種較理想的雙極化的天線設(shè)計(jì)方案，比單極化天線提高了電氣性能，減小了一半的天線體積，并節(jié)約了成本。2、將反射板的底板的截面改成為弧形或弓形，這樣可以加大反射板的面積，但是寬度并沒(méi)有增加。電磁波經(jīng)過(guò)反射板反射后，得到的方向圖增益更高，壓縮了天線波束，提高前后比。另外，折成多面的弧形或弓形的底板，更容易固定上面的振子，方便加工。當(dāng)然，也可以根據(jù)不同的需要設(shè)計(jì)出各種形狀的反射板來(lái)。3、介質(zhì)基片采用的是大約Imm厚的環(huán)氧板，價(jià)格比較便宜，降低振子的成本。

圖1是本實(shí)用新型天線設(shè)置在排氣管中的示意圖；圖2是本實(shí)用新型天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A部分的放大分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型天線的振子正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型天線的振子底面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型天線的反射板主視圖；圖7是圖6的右視圖；圖8是本實(shí)用新型的振子電流走向示意圖。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，由于本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線具有整體尺寸小，可以將本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線安裝在與大廈或樓宇的排氣管 100形狀造型相同的裝置中，在保持其原來(lái)景觀的前提下，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大該區(qū)域的覆蓋范圍及提高通信質(zhì)量。如圖2、圖3所示，一種可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，包括反射板20和設(shè)置在反射板上方的若干個(gè)振子單元，該振子單元通過(guò)立柱51設(shè)置在反射板20上，所述的振子單元由介質(zhì)基片1和覆蓋在介質(zhì)基片1上下兩面的金屬層組成，所述的覆蓋在介質(zhì)基片上的上層金屬層與下層金屬層按照相互垂直的關(guān)系覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面構(gòu)成正交極化振子，該金屬層被位于對(duì)角線上的割縫4分成關(guān)于割縫4對(duì)稱的兩部分，每部分由饋線金屬帶2、饋電結(jié)構(gòu)和位于饋線金屬帶兩端并與之一定夾角的輻射金屬體3組成。同一平面的饋線金屬體2呈平行雙線排列并且寬度均相同，等幅反相地對(duì)振子進(jìn)行饋電。如圖3、圖4、圖5所示，所述的饋電結(jié)構(gòu)包括饋電金屬片14、設(shè)置在饋電金屬片14 上連接同軸電纜的饋電通孔15、16和設(shè)置在饋線金屬帶上的饋電通孔17。本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線所述的饋電結(jié)構(gòu)設(shè)置在饋線金屬體2的中間，通過(guò)饋電結(jié)構(gòu)與兩根同軸電纜進(jìn)行饋電。所述的饋電結(jié)構(gòu)包括位于介質(zhì)基片1上層的饋孔金屬片14， 在饋孔金屬片上設(shè)有兩個(gè)饋孔15、16，該兩個(gè)饋孔分別穿過(guò)下層金屬層的饋線金屬體2，一同軸電纜的外導(dǎo)體與其中一個(gè)饋孔15連接，該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體穿過(guò)該饋孔15并連接在饋孔16上；位于介質(zhì)基片1下層的饋線孔17，該饋線孔17穿過(guò)上層金屬層的一饋線金屬體2，同軸電纜穿過(guò)該饋線孔17后，同軸電纜的外導(dǎo)體連其穿過(guò)的饋線金屬體2連接，同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)連接片18與上層金屬層的另一饋線金屬體2連接。所述的饋電結(jié)構(gòu)還包含了一個(gè)平衡-非平衡轉(zhuǎn)換器，即從饋孔起，電纜經(jīng)過(guò)四分之一波長(zhǎng)后兩根電纜的外導(dǎo)體外層與金屬反射板短路，從而使得在振子的饋電處，電纜外導(dǎo)體外層對(duì)地開(kāi)路，消除外層上的反射電流。如果沒(méi)有這個(gè)變換器，電纜的外導(dǎo)體外層會(huì)存在反射電流，產(chǎn)生輻射，影響天線的交叉極化比。如圖4、圖5所示，所述的輻射金屬體的末端由兩個(gè)形狀大小相同的開(kāi)槽5形成 “山，，字形結(jié)構(gòu)的頻段調(diào)諧部分，該“山，，字形結(jié)構(gòu)的中間部分為低頻段調(diào)諧部分7，兩側(cè)部分為高頻段調(diào)諧部分6。如圖4所示，在介質(zhì)基片1上層的低頻段調(diào)諧部分7還包括有延伸部分8，該延伸部分8與低頻段調(diào)諧部分7形成倒“T”字形，在延伸部分8中的介質(zhì)基片上開(kāi)有槽形通孔 9，在槽形通孔9中插有垂直于介質(zhì)基片的下延金屬銅片10，該下延金屬銅片10的一端與的延伸部分8焊接在一起。通過(guò)調(diào)節(jié)下延金屬銅片10長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)低頻段的駐波比。如圖5所示，在介質(zhì)基片下層的低頻段調(diào)諧部分7還包括有延伸部分8，該延伸部分8與低頻段調(diào)諧部分7形成倒“T”字形，在延伸部分8相對(duì)應(yīng)的介質(zhì)基片1的上層設(shè)有形狀大小相同的金屬部分11，在延伸部分8及相對(duì)應(yīng)的金屬部分11上密布細(xì)小金屬過(guò)孔 12，在延伸部分8中的介質(zhì)基片上開(kāi)有槽形通孔9，在槽形通孔9中插有垂直于介質(zhì)基片的下延金屬銅片10，該下延金屬銅片10的彎折部分與金屬部分11進(jìn)行焊接。通過(guò)在介質(zhì)基片上層的帶有過(guò)孔的金屬部分11，可以方便下延金屬銅片10的焊接，從而使插入到槽形通孔9中的下延金屬銅片10可以更好地固定安裝，從而能夠通過(guò)調(diào)節(jié)下延金屬銅片10長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)低頻段的駐波比。本實(shí)用新型中上層金屬層與下層金屬層除了饋電結(jié)構(gòu)部分不一樣之外，平行雙線饋線金屬體2和輻射金屬體3的形狀都相同，上層金屬層與下層金屬層只是轉(zhuǎn)了 90度，共同構(gòu)成極化相互正交的振子，使得振子可以同時(shí)接收(或發(fā)射)+45°極化和-45°極化的電磁波，提高天線的工作能力。當(dāng)然，也可通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試，將低頻段調(diào)諧部分的延伸部分設(shè)計(jì)為一定形狀而滿足調(diào)節(jié)低頻段的駐波比的目的。如圖6、圖7所示，本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線所述的反射板 20由底板21、斜板22和與振子單元排布平行的側(cè)板23組成，該底板21的截面為弧形或弓形，底板與側(cè)板23之間通過(guò)斜板22連接。為了改變天線的一些電氣性能，或是受天線應(yīng)用場(chǎng)合的限制，本實(shí)用新型將反射板設(shè)計(jì)成曲面形狀。通過(guò)將底板21的截面改為弧形或弓形相當(dāng)于加大了反射板的面積，但是寬度并沒(méi)有增加。電磁波經(jīng)過(guò)反射板反射后，得到的方向圖增益更高，壓縮了天線波束，提高前后比。另外，用多塊平面形金屬板拼合做成弧形或弓形的底板，更容易固定上面的振子，方便加工。當(dāng)然，我們也可以根據(jù)不同的需要設(shè)計(jì)出各種形狀的反射板來(lái)。如圖3所示，本實(shí)用新型中在振子單元的上方通過(guò)立柱50設(shè)置有金屬引向片25、 26，金屬引向片25、26由薄鋁板或銅板制成，金屬引向片沈位于金屬引向片25的上方，金屬引向片26的面積比金屬引向片25要小，所述的金屬引向片25 J6可以在有限體積的限制下，提高振子增益。本實(shí)用新型所述的介質(zhì)基片1可以為正方形的環(huán)氧板或其它絕緣板。本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線在現(xiàn)有雙極化振子的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，尺寸已經(jīng)有所減小，但是還有改進(jìn)的余地。本實(shí)用新型發(fā)明就是在已有振子的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)和振子的平面布局，充分利用振子所占的空間，縮小了振子的平面尺寸，而且不影響天線的電氣性能，實(shí)現(xiàn)了振子小型化。
6[0044]另外，振子所采用的材料有做介質(zhì)板用的環(huán)氧板、做耦合片用的鋁板、少量調(diào)諧銅片和電纜等，都是普通的材料，成本很低。如圖8所示，輻射金屬體的電流走向示意圖，電流N和電流N’幅度均為電流J的 0. 707倍，等幅同向，構(gòu)成對(duì)稱振子；電流M和電流M，也都是J的0. 707倍，兩者等幅反向， 產(chǎn)生的電磁波可以近似抵消，特別是在遠(yuǎn)場(chǎng)的時(shí)候，抵消效果更是明顯。因?yàn)閷?duì)稱振子有效電流幅度僅僅是0. 707J，變小了，所以從這一點(diǎn)上看，天線增益是降低了的。但是，由于對(duì)角也存在一個(gè)完全相同的振子，所以一對(duì)對(duì)角的兩個(gè)振子就構(gòu)成了一個(gè)二元陣列，很大程度地提高了天線增益。上述內(nèi)容，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用于限制本實(shí)用新型的實(shí)施方案， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思，所作出的適當(dāng)變通或修改，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，包括反射板和設(shè)置在反射板上方的若干個(gè)振子單元，所述的振子單元由介質(zhì)基片和覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面的金屬層組成，其特征在于所述的覆蓋在介質(zhì)基片上的上層金屬層與下層金屬層按照相互垂直的關(guān)系覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面構(gòu)成正交極化振子，該金屬層被位于對(duì)角線上的割縫分成關(guān)于割縫對(duì)稱的兩部分，每部分由饋線金屬帶、饋電結(jié)構(gòu)和位于饋線金屬帶兩端并與之一定夾角的輻射金屬體組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于所述的饋線金屬帶呈平行雙線排列，在平行雙線的饋線金屬帶的中部設(shè)置有饋電結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于所述的饋電結(jié)構(gòu)包括饋電金屬片、設(shè)置在饋電金屬片上連接同軸電纜的饋電通孔和設(shè)置在饋線金屬帶上的饋電通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于所述的輻射金屬體的末端由兩個(gè)形狀大小相同的開(kāi)槽形成“山”字形結(jié)構(gòu)的頻段調(diào)諧部分，該“山” 字形結(jié)構(gòu)的中間部分為低頻段調(diào)諧部分，兩側(cè)部分為高頻段調(diào)諧部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于在低頻調(diào)諧部分末端連接有實(shí)現(xiàn)低頻諧振的延伸部分，該延伸部分與低頻段調(diào)諧部分形成倒“T” 字形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于在延伸部分及相對(duì)應(yīng)的金屬部分上密布細(xì)小金屬過(guò)孔，在延伸部分中的介質(zhì)基片上開(kāi)有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介質(zhì)基片的下延金屬銅片，該下延金屬銅片的彎折部分與延伸部分的金屬部分進(jìn)行焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于所述的反射板由底板、斜板和與振子單元排布平行的側(cè)板組成，該底板的截面為凸向振子方向的弧形或弓形，底板與側(cè)板之間通過(guò)斜板連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，其特征在于在振子單元的正上方設(shè)置有金屬引向片。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線，包括反射板和設(shè)置在反射板上方的若干個(gè)振子單元，所述的振子單元由介質(zhì)基片和覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面的金屬層組成，所述的覆蓋在介質(zhì)基片上的上層金屬層與下層金屬層按照相互垂直的關(guān)系覆蓋在介質(zhì)基片上下兩面構(gòu)成正交極化振子，該金屬層被位于對(duì)角線上的割縫分成關(guān)于割縫對(duì)稱的兩部分，每部分由饋線金屬帶、饋電結(jié)構(gòu)和位于饋線金屬帶兩端并與之一定夾角的輻射金屬體組成。本實(shí)用新型可用于排氣管美化的寬帶雙極化天線具有整體尺寸小、頻帶寬、增益高、通信質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，可以放置于常用的排氣管、排水管等美化造型中，在大廈或樓宇等場(chǎng)所作為隱蔽美化天線廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01Q21/08GK201985255SQ201020686758
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者代喜望, 楊忠操, 陳暉 申請(qǐng)人:東莞市暉速天線技術(shù)有限公司