一種寬帶雙極化基站天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬帶雙極化基站天線，包括第一、第二振子單元及反射板，所述第一振子單元及第二振子單元相互正交嵌套固定在反射板上。所述第一振子單元及第二振子單元均包括振子單元左臂、振子單元右臂、槽線、饋電微帶線和介質(zhì)板，本發(fā)明采用兩個平面結(jié)構(gòu)的振子單元相互正交嵌套實現(xiàn)雙極化，結(jié)構(gòu)簡單，用微帶-縫隙耦合饋電獲取寬阻抗帶寬，同時該雙極化天線的輻射方向圖穩(wěn)定、增益達9dBi，適用于移動通信基站天線。
【專利說明】一種寬帶雙極化基站天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信基站天線領(lǐng)域，特別涉及一種寬帶雙極化基站天線。
【背景技術(shù)】
[0002]基站天線作為移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能對移動通信系統(tǒng)有決定性作用。雙極化天線采用極化分集技術(shù)有利于頻率復用、收發(fā)同工、抵抗多徑衰落和提高通信系統(tǒng)的容量。雙極化天線極化分集利用土 45° 二個極化方向正交的天線之間的不相關(guān)性，分集增益約為5dB，比起單極化天線常用的空間分集技術(shù)，分集增益要高約2dB。此外，單極化天線空間分集接收的效果取決于兩副接收天線的位置，天線覆蓋的正方向為最好，慢慢向兩側(cè)減弱，小區(qū)實際覆蓋范圍會因此而縮小。用雙極化天線的極化分集技術(shù)代替單極化天線的空間分集技術(shù)，天線位置幾乎不影響分集增益，覆蓋主方向和邊緣處的差別非常小，能充分改善邊緣處的接收效果，保證覆蓋范圍不變。雙極化天線能接收或發(fā)射兩個極化正交的電磁波，因此在同一帶寬內(nèi)，雙極化天線可以發(fā)射兩種信號，這提高了收發(fā)時工作或者頻率復用的效率。
[0003]現(xiàn)已提出的雙極化基站天線有直立振子和貼片天線二類。貼片天線縫隙耦合饋電，要實現(xiàn)雙極化需采用多層結(jié)構(gòu)，帶寬較窄不易獲取高隔離。由中心正交放置的二對直立振子構(gòu)成的雙極化基站天線，直立振子需用巴倫饋電，巴倫同時兼具支撐的作用，但巴倫與振子的集成有一定難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種寬帶雙極化基站天線。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種寬帶雙極化基站天線，包括第一、第二振子單元及反射板，所述第一振子單元及第二振子單元相互正交嵌套固定在反射板上。
[0007]所述第一振子單元及第二振子單元均包括印刷振子、饋電微帶線和介質(zhì)板，所述印刷振子包括振子單元左臂、振子單元右臂、槽線，所述振子單元左臂、振子單元右臂及槽線印刷于介質(zhì)板的正面上，所述饋電微帶線印刷于介質(zhì)板的背面上。
[0008]所述振子單元左臂及振子單元右臂關(guān)于介質(zhì)板中線鏡像對稱，所述槽線位于介質(zhì)板中線處。
[0009]所述饋電微帶線包括第一匹配段、第二耦合段和第三匹配段，所述第一匹配段和第三匹配段分別垂直于第二耦合段，所述第一匹配段長為0.1?0.3 λ M其特性阻抗為50 Ω，第三匹配段長為0.5?0.15 λ 0,其特性阻抗為50 Ω。
[0010]所述振子單元左臂及振子單元右臂在末端處向下彎折，未彎折部分與彎折部分的比為0.3?0.7。
[0011]第一振子單元第二耦合段在饋電點處向下凹，第二振子單元第二耦合段在饋電點處向上凹。[0012]第一振子單元介質(zhì)板中間向下開有第一振子單元槽，第二振子單元介質(zhì)板中間向上開有第二振子單元槽。
[0013]所述第一、第二振子單元的高度0.2 λ。~0.5 λ。。
[0014]所述反射板為帶側(cè)邊的結(jié)構(gòu)。
[0015]所述印刷振子下端與地板焊接。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明采用兩個平面結(jié)構(gòu)的振子單元相互正交嵌套實現(xiàn)雙極化，結(jié)構(gòu)簡單；二個振子之間只需要穿插嵌套在一起，固定在反射板上即可，四個固定點，無需其他輔助固定。饋電結(jié)構(gòu)為一印刷寬帶巴倫，天線帶寬可完全覆蓋680-980ΜΗΖ，可完全覆蓋GSM900與LTE700 頻段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線的第一振子單元；
[0020]圖3是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線的第二振子單元；
[0021]圖4是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線的帶寬圖；
[0022]圖5是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線在680MHz福射方向圖
[0023]圖6是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線在830MHz輻射方向圖；
[0024]圖7是本發(fā)明一種寬帶雙極化基站天線在980MHz福射方向圖；
[0025]圖8是圖1的俯視圖；
[0026]圖9是圖1的前視圖。
[0027]圖中示出:
[0028]1-第一振子單元；2_第二振子單元；3_反射板；4A-第一振子單元左臂；4B_第一振子單元右臂；5_第一振子單元槽線；6_第一振子單元開槽；7_第一振子單元介質(zhì)板；8A-第一振子單元第一 匹配段；8B-第一振子單元第二耦合段；8C-第一振子單元第三匹配段；9A-第二振子單元左臂；9B-第二振子單元右臂；10-第二振子單元槽線；11-第二振子單元開槽；12_第二振子單元介質(zhì)板；13A-第二振子單元第一匹配段；13B-第二振子單元第二耦合段；13C-第二振子單元第三匹配段。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)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。
[0030]實施例
[0031]如圖1、圖8、圖9所示，一種寬帶雙極化基站天線，包括第一振子單元1、第二振子單元2和反射板3，所述第一振子單元I和第二振子單元2相互正交嵌套，并固定在反射板中心。所述第一、第二振子單元的高度為0.3 λ ^~0.5 λ ^ \0為361.4mm。
[0032]如圖2所示，所述第一振子單元I包括第一振子單元左臂4A、第一振子單元右臂4B、第一振子單元槽線5、第一振子單元介質(zhì)板7和第一振子單元饋電微帶線，所述第一振子單元左臂4A、第一振子單元右臂4B和第一振子單元槽線5印刷于第一振子單元介質(zhì)板7的正面上，所述第一振子單元饋電微帶線印刷于第一振子單元介質(zhì)板7的背面上。
[0033]如圖3所示，所述第二振子單元2包括第二振子單元左臂9A、第二振子單元右臂9B、第二振子單元槽線10、第二振子單元介質(zhì)板12和第二振子單元饋電微帶線，所述第二振子單元左臂9A、第二振子單元右臂9B和第二振子單元槽線10印刷于第二振子單元介質(zhì)板12的正面上，所述第二振子單元饋電微帶線印刷于第二振子單元介質(zhì)板12的背面上。
[0034]所述第一振子單元饋電微帶線包括第一振子單元第一匹配段8A、第一振子單元第二耦合段8B及第一振子單元第三匹配段SC構(gòu)成。所述第一振子單元第一匹配段和第一振子單元第三匹配段分別垂直于第一振子單元第二耦合段，所述第一匹配段8A長為0.1~
0.3 λ。，其特性阻抗為50 Ω，第三匹配段8C長為0.5~0.15 λ。，其特性阻抗為50 Ω。
[0035]所述第二振子單元饋電微帶線由第二振子單元第一匹配段13Α、第二振子單元第二耦合段13Β、第二振子單元第三匹配段13C構(gòu)成。所述第二振子單元第一匹配段13Α和第二振子單元第三匹配段13C分別垂直于第二耦合段，所述第二振子單元第一匹配段13Α長為0.1~0.3 λ。，其特性阻抗為50 Ω，第二振子單元第三匹配段13C長為0.5~0.15 λ。，其特性阻抗為50 Ω。
[0036]為了留出空間實現(xiàn)兩個振子單元的相互嵌套，分別在所述第一振子單元介質(zhì)板7中間向下開有等于介質(zhì)板厚度的第一振子單元開槽6。如圖3所示，所述第二振子單元介質(zhì)板上開有等于介質(zhì)板厚度的第二振子單元開槽11，第一振子單元開槽及第二振子單元開槽均位于所在介質(zhì)板的中線處，相對應(yīng)的第一振子單元第二耦合段8Β于耦合點處向下凹，第二振子單元第二耦合段13Β于耦合點處向上凹。
[0037]所述第一振子單元及第二振子單元的振子單元左臂、振子單元右臂都在末端處向下彎折，未彎折部分與彎折部分的比為0.3~0.7。振子單元左臂和振子單元右臂關(guān)于中線鏡像對稱。
[0038]所述第一、第二振子單元的槽線位于介質(zhì)板的中線處。
[0039]振子單元左臂、振子單元右臂及槽線構(gòu)成印刷振子。
[0040]本實施例中第一振子單元介質(zhì)板7和第二振子單元介質(zhì)板12采用高頻板材R04350B，厚度1.52mm，相對介電常數(shù)3.48。
[0041]本實施例的第一振子單元I和第二振子單元2的高為117mm，約為0.32 λ ^，長為170mm，約為 0.47 λ 0。
[0042]本實施例中第一、第二振子單元的第一匹配段的長度為49mm，寬度為3.5mm，第二率禹合段長度為27mm,寬度為2.5mm,第三匹配段長度為26mm,寬度為2.5mm。
[0043]反射板采用帶側(cè)邊的結(jié)構(gòu),本實施例中反射板3長度為500mm，總寬度為384mm。反射板3可采用鋁板、銅板等板材。反射板3的底板保留平板的寬度為280mm，二側(cè)邊向上彎折二次，第一次彎折角度為150°，彎折部分的長度為60mm，第二次彎折角度為120°，彎折部分的長度為10mm。
[0044]寬帶圓極化天線組陣時，單元間距可用300mm (0.98 λ 98(ΙΜΗζ，λ 98(IMHz為306mm),在高頻不出現(xiàn)柵瓣，垂直面方向圖穩(wěn)定。
[0045]如圖4、圖5、圖6、圖7所示，本發(fā)明采用兩個平面結(jié)構(gòu)的振子單元相互正交嵌套實現(xiàn)雙極化，饋電結(jié)構(gòu)為一印刷寬帶巴倫，天線帶寬可完全覆蓋680-980MHZ，真正意義上實現(xiàn)了寬帶化；采用帶有側(cè)邊反射板，實現(xiàn)了 65±5°的水平面半功率波束寬度，高增益可達9dBi。在組成基站天線陣列時，輻射單元之間的間距可達到306mm (?λ 2，λ 2為自由空間頻率980MHz所對應(yīng)的波長)，四單元陣列增益可達15dBi。
[0046]該雙極化基站天線具有全平面結(jié)構(gòu)，體積小、制作簡單、帶寬大、輻射方向圖穩(wěn)定、增益高，十分合適用作移動通信基站天線。
[0047]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(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，包括第一、第二振子單元及反射板，所述第一振子單元及第二振子單元相互正交嵌套固定在反射板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，所述第一振子單元及第二振子單元均包括印刷振子、饋電微帶線和介質(zhì)板，所述印刷振子包括振子單元左臂、振子單元右臂、槽線，所述振子單元左臂、振子單元右臂及槽線印刷于介質(zhì)板的正面上，所述饋電微帶線印刷于介質(zhì)板的背面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，所述振子單元左臂及振子單元右臂關(guān)于介質(zhì)板中線鏡像對稱，所述槽線位于介質(zhì)板中線處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬帶雙極化基站天線,其特征在于,所述饋電微帶線包括第一匹配段、第二耦合段和第三匹配段，所述第一匹配段和第三匹配段分別垂直于第二耦合段，所述第一匹配段長為0.1~0.3 λ μ其特性阻抗為50 Ω，第三匹配段長為0.5~0.15 λ。，其特性阻抗為50 Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，振子單元左臂及振子單元右臂在末端處向下彎折，未彎折部分與彎折部分的比為0.3~0.7。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，第一振子單元第二耦合段在饋電點處向下凹，第二振子單元第二耦合段在饋電點處向上凹。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，第一振子單元介質(zhì)板中間向下開有第一振子單元槽，第二振子單元介質(zhì)板中間向上開有第二振子單元槽。
8.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，所述第一、第二振子單元的高度0.2 λ。~0.5 λ。。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，所述反射板為帶側(cè)邊的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶雙極化基站天線，其特征在于，所述印刷振子下端與地板焊接。
【文檔編號】H01Q21/24GK103904438SQ201410111504
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】李融林, 莫小龍, 崔悅慧 申請人:華南理工大學