具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，包括金屬地板、傾斜設(shè)置在金屬地板四周的四塊反射板以及直立設(shè)置在金屬地板上的四個輻射單元，所述四個輻射單元在金屬地板中心圍成一個方形盒狀結(jié)構(gòu)，所述每個輻射單元正面的底部中心至頂部開有漸變開槽。本實用新型的寬帶雙極化天線具有四個圍成方形盒狀結(jié)構(gòu)的輻射單元，相比一單元天線，具有較好的增益，每個輻射單元上開有一個漸變開槽，既可以實現(xiàn)阻抗匹配，擴(kuò)展帶寬，也可以改變輻射單元的輻射特性，使得天線具有定向性把能量垂直輻射出去，具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、體積小和頻帶寬的優(yōu)點，適合工程應(yīng)用。
【專利說明】具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種寬帶雙極化天線，尤其是一種具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，屬于無線通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，使得各種電子設(shè)備都在朝著小型化和寬帶化發(fā)展，而作為無線通信技術(shù)橋梁和空中接口，也必然朝著這個方向發(fā)展。傳統(tǒng)的天線是由一個固定元件構(gòu)成，屏蔽性不好，集成度不高，尺寸大，頻帶較窄，這些因素導(dǎo)致了傳統(tǒng)天線已經(jīng)無法滿足未來的無線通信需求。因此，小型寬帶天線的研究成為一個重要的課題。
[0003]隨著寬帶通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，尤其是現(xiàn)在LTE技術(shù)3G邁向4G過程的關(guān)鍵一步，LTE移動通信技術(shù)是將來的發(fā)展趨勢。不過，現(xiàn)在寬帶天線的尺寸較大而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這對于LTE天線的制作成本和推廣利用都不太理想。
[0004]據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0005]2013年16期的《移動通信》，夏小勇和廖成發(fā)表題為“一種雙極化印刷偶極子基站天線”的文章中提出了一種新型的印刷偶極子天線，因為印刷偶極子天線具有剖面薄、重量輕、體積小、成本低、便于集成和組成陣列等優(yōu)點而得到廣泛運用。該文章采用中間饋電結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)饋電的巴倫的尺寸，以此實現(xiàn)擴(kuò)展帶寬，并將其應(yīng)用于雙極化基站天線中，研究表明該雙極化天線具有較好的電特性和方向圖特性。但這種現(xiàn)有技術(shù)仍沒解決上述技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，該天線具有偶極子和雙極化特性，且易加工、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、頻帶寬，能夠滿足寬帶高速無線通訊系統(tǒng)的要求。
[0007]本實用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0008]具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，包括金屬地板，其特征在于:還包括傾斜設(shè)置在金屬地板四周的四塊反射板以及直立設(shè)置在金屬地板上的四個輻射單元，所述四個輻射單元在金屬地板中心圍成一個方形盒狀結(jié)構(gòu)；
[0009]所述四個輻射單元分別為第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，其中第一輻射單元與第三輻射單元相互對稱，第二輻射單元與第四輻射單元相互對稱；所述每個輻射單元正面的底部中心至頂部開有漸變開槽；
[0010]所述金屬地板上設(shè)有第一過孔、第二過孔、第三過孔和第四過孔，且金屬地板底面上設(shè)有第一饋線和第二饋線，所述第一過孔、第二過孔、第三過孔和第四過孔所在位置與第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元的位置一一對應(yīng)；所述第一饋線的一端作為第一端口，另一端分為第一支路和第二支路，所述第一支路通過第一過孔與第一輻射單元連接，所述第二支路通過第三過孔與第三輻射單元連接；所述第二饋線的一端作為第二端口，另一端分為第三支路和第四支路，所述第三支路通過第二過孔與第二輻射單元連接，所述第四支路通過第四過孔與第四輻射單元連接。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述每個輻射單元在漸變開槽的附近位置上設(shè)有第五過孔；所述每個輻射單元背面設(shè)有第三饋線；
[0012]所述第一輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第一輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第一過孔，通過第一過孔與第一饋線的第一支路連接;
[0013]所述第二輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第二輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第二過孔，通過第二過孔與第二饋線的第三支路連接；
[0014]所述第三輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第三輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第三過孔，通過第三過孔與第一饋線的第二支路連接;
[0015]所述第四輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第四輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第四過孔，通過第四過孔與第二饋線的第四支路連接。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述第一端口和第二端口均用于連接SMA頭，且第一端口所在的軸線與第二端口所在的軸線相垂直。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述每個輻射單元采用表面覆蓋有金屬材料的板構(gòu)成。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，所述金屬地板、四塊反射板和四個輻射單元的形狀均為矩形。
[0019]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0020]1、本實用新型的寬帶雙極化天線與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計相比，具有四個圍成方形盒狀結(jié)構(gòu)的輻射單元，其中第一輻射單元和第二輻射單元構(gòu)成二元陣，第三輻射單元和第四輻射單元構(gòu)成二元陣，可以完成天線信號的發(fā)射或接收，相比一單元天線，具有較好的增益。
[0021]2、本實用新型的寬帶雙極化天線的每個輻射單元上開有一個漸變開槽，既可以實現(xiàn)阻抗匹配，擴(kuò)展帶寬，也可以改變輻射單元的輻射特性，使得天線具有定向性把能量垂直輻射出去。
[0022]3、本實用新型的寬帶雙極化天線與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計相比，可以改善頻帶內(nèi)性能，從輸入端口和輸出端口的回波損耗的仿真結(jié)果表明，該天線具有較長的帶寬，較大的增益，性能良好，能夠滿足寬帶高速無線通訊系統(tǒng)的要求。
[0023]4、本實用新型的寬帶雙極化天線具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、體積小和頻帶寬的優(yōu)點，需要調(diào)整的參數(shù)較少，容易加工設(shè)計，適合工程應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)的一些寬帶雙極化天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大，且?guī)?nèi)帶外特性不好的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線立體圖。
[0025]圖2為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線正視圖。
[0026]圖3為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線左視圖。
[0027]圖4為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線俯視圖。
[0028]圖5為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線中金屬地板的俯視圖。
[0029]圖6為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線中第一輻射單元(或第二輻射單元)的正面結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖7為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線中第一輻射單元(或第二輻射單元)的背面結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖8為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線中第三輻射單元(或第四輻射單元)的正面結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖9為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線中第三輻射單元(或第四輻射單元)的正面結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖10為本實用新型實施例1的寬帶雙極化天線S參數(shù)的仿真結(jié)果曲線圖。
[0034]上述圖中，以第一輻射單元作為天線的正面，以虛線示出金屬地板底面的第一饋線和第二饋線的位置；其中，1-金屬地板，2-反射板，3-第一輻射單元，4-第二輻射單元，5-第三輻射單元，6-第四輻射單元，7-第一過孔，8-第二過孔，9-第三過孔，10-第四過孔，11-第一饋線，12-第_■饋線，13-第一端口，14_第一支路，15-第_■支路，16-第_.端口，17-第三支路，18-第四支路，19-漸變開槽，20-第五過孔，21-第三饋線。

【具體實施方式】
[0035]實施例1:
[0036]如圖1?圖9所示，本實施例的寬帶雙極化天線，包括金屬地板1、四塊反射板2、第一輻射單元3、第二輻射單元4、第三輻射單元5以及第四輻射單元6，所述第一輻射單元3與第三輻射單元5相互對稱，所述第二輻射單元4與第四輻射單元6相互對稱，所述金屬地板1、四塊反射板2和四個輻射單元的形狀均為矩形；所述四塊反射板2傾斜45度設(shè)置在金屬地板I的四周，所述四個輻射單元直立設(shè)置在金屬地板I上，且在金屬地板I中心圍成一個方形盒狀結(jié)構(gòu)；
[0037]所述金屬地板I上設(shè)有第一過孔7、第二過孔8、第三過孔9和第四過孔10，且金屬地板I底面上設(shè)有第一饋線11和第二饋線12、第一過孔7、第二過孔8、第三過孔9和第四過孔10，所述第一過孔7、第二過孔8、第三過孔9和第四過孔10所在位置與第一輻射單元
3、第二輻射單元4、第三輻射單元5和第四輻射單元6的位置一一對應(yīng)；所述第一饋線I的一端作為第一端口 13,另一端分為第一支路14和第二支路15 ;所述第二饋線12的一端作為第二端口 16，另一端分為第三支路17和第四支路18 ；
[0038]所述每個輻射單元采用一塊表面覆蓋有金屬材料的板構(gòu)成；每個輻射單元正面的底部中心至頂部開有漸變開槽19，所述每個輻射單元在漸變開槽19的附近位置上設(shè)有第五過孔20 ;所述每個輻射單元背面設(shè)有第三饋線21，第三饋線21近似倒L形設(shè)計；
[0039]所述第一輻射單元3中，所述第三饋線21的一端通過第五過孔20與第一輻射單元3的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板I的第一過孔7，通過第一過孔7與第一饋線11的第一支路14連接；
[0040]所述第二輻射單元4中，所述第三饋線21的一端通過第五過孔20與第二輻射單元4的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板I的第二過孔8，通過第二過孔8與第二饋線12的第三支路17連接；
[0041]所述第三輻射單元5中，所述第三饋線21的一端通過第五過孔20與第三輻射單元5的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板I的第三過孔9，通過第三過孔9與第一饋線11的第二支路15連接；
[0042]所述第四輻射單元6中，所述第三饋線21的一端通過第五過孔20與第四輻射單元6的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板I的第四過孔10，通過第四過孔10與第二饋線12的第四支路18連接。
[0043]所述第一端口 13所在的軸線與第二端口 16所在的軸線相垂直，兩個端口均用于連接SMA頭(圖中未示出)，通過SMA頭饋電到地板底面上的一個功分器(圖中未示出)，功分器的末端通過第一過孔7、第二過孔8、第三過孔9和第四過孔10分別與第一輻射單元
3、第二輻射單元4、第三輻射單元5和第四輻射單元6連接。
[0044]調(diào)整本實施例的寬帶雙極化天線各部分的尺寸參數(shù)后，通過計算和電磁場仿真，對本實施例的寬帶雙極化天線進(jìn)行了驗證仿真，調(diào)整本實施例的寬帶雙極化天線各部分的尺寸參數(shù)后，通過計算和電磁場仿真，對本實施例的寬帶雙極化天線進(jìn)行了驗證仿真，如圖10所示，給出了該天線在1.4?3Ghz頻率范圍內(nèi)的S參數(shù)仿真結(jié)果的曲線，圖中有兩條曲線，Sll的曲線是指第一端口的回波損耗，S22的曲線是指第二端口的回波損耗，S12的曲線是指第二端口到第一端口的反向傳輸系數(shù)；可以看到，在1.64Ghz?2.96Ghz的TD-LTE頻段內(nèi)，S22曲線的值小于-10dB，仿真結(jié)果表明本實施例的寬帶雙極化天線具有較長的帶寬，較大的增益，性能良好，能夠滿足寬帶高速無線通訊系統(tǒng)的要求。
[0045]上述實施例中，所述每個輻射單元采用的板可以由FR4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布和共燒陶瓷任意一種材料構(gòu)成；所述金屬地板、四塊反射板和四個輻射單元采用的金屬為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬的任意一種，或為鋁、鐵、錫、銅、銀、金和鉬任意一種的合金。
[0046]以上所述，僅為本實用新型專利較佳的實施例，但本實用新型專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型專利的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，包括金屬地板，其特征在于:還包括傾斜設(shè)置在金屬地板四周的四塊反射板以及直立設(shè)置在金屬地板上的四個輻射單元，所述四個輻射單元在金屬地板中心圍成一個方形盒狀結(jié)構(gòu)； 所述四個輻射單元分別為第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，其中第一輻射單元與第三輻射單元相互對稱，第二輻射單元與第四輻射單元相互對稱；所述每個輻射單元正面的底部中心至頂部開有漸變開槽； 所述金屬地板上設(shè)有第一過孔、第二過孔、第三過孔和第四過孔，且金屬地板底面上設(shè)有第一饋線和第二饋線，所述第一過孔、第二過孔、第三過孔和第四過孔所在位置與第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元的位置一一對應(yīng)；所述第一饋線的一端作為第一端口，另一端分為第一支路和第二支路，所述第一支路通過第一過孔與第一福射單元連接，所述第二支路通過第三過孔與第三輻射單元連接；所述第二饋線的一端作為第二端口，另一端分為第三支路和第四支路，所述第三支路通過第二過孔與第二輻射單元連接，所述第四支路通過第四過孔與第四輻射單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，其特征在于:所述每個輻射單元在漸變開槽的附近位置上設(shè)有第五過孔；所述每個輻射單元背面設(shè)有第二饋線; 所述第一輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第一輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第一過孔，通過第一過孔與第一饋線的第一支路連接； 所述第二輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第二輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第二過孔，通過第二過孔與第二饋線的第三支路連接； 所述第三輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第三輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第三過孔，通過第三過孔與第一饋線的第二支路連接； 所述第四輻射單元中，所述第三饋線的一端通過第五過孔與第四輻射單元的正面連接，另一端向下延伸到金屬地板的第四過孔，通過第四過孔與第二饋線的第四支路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，其特征在于:所述第一端口和第二端口均用于連接SMA頭，且第一端口所在的軸線與第二端口所在的軸線相垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，其特征在于:所述每個輻射單元采用一塊表面覆蓋有金屬材料的板構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有漸變開槽式輻射單元的寬帶雙極化天線，其特征在于:所述金屬地板、四塊反射板和四個輻射單元的形狀均為矩形。
【文檔編號】H01Q1/36GK203983458SQ201420353724
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】王世偉, 黃啟凱, 廖巍巍, 褚慶昕 申請人:華南理工大學(xué)