【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種高頻超寬帶雙極化全波輻射單元。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，多系統(tǒng)及多制式共存，對(duì)基站陣列天線的要求也越來越高，天線集成化、寬帶化成為發(fā)展的趨勢(shì)。在雙極化定向基站陣列天線的常用頻段內(nèi)，dcs網(wǎng)絡(luò)的工作頻率為1710mhz～1800mhz；pcs的工作頻率為1850mhz～1990mhz；umts的工作頻率為1920mhz～2170mhz；而隨著lte和td-lte的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)中需要有工作頻率能完全覆蓋1710mhz～2690mhz的超寬頻天線(相對(duì)帶寬44.9％)，其能夠包含以上所有的網(wǎng)絡(luò)制式，滿足基站天線寬帶化及通用性的要求。

基站天線的使用不僅僅需要滿足寬帶化的要求，其輻射性能也同樣重要。傳統(tǒng)的20％帶寬左右的基站天線，其水平半功率波束寬度基本在60°～70°之間，而超寬頻天線由于其超寬的帶寬特性，其頻率過寬則會(huì)帶來性能離散的問題，因此，必須采用一定的技術(shù)手段加以克服。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高輸入阻抗匹配方式，集小型化、超寬帶化、高增益化于一體的高頻超寬帶雙極化全波輻射單元。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種高頻超寬帶雙極化全波輻射單元，其包括第一介質(zhì)基板，設(shè)置在第一介質(zhì)基板上表面的四個(gè)折合振子和對(duì)其饋電的四組帶狀饋電線，以及印刷在第一介質(zhì)基板下表面的四個(gè)折合振子和對(duì)其饋電的四組帶狀饋電線，形成第一介質(zhì)基板上層與下層相一致的覆銅層構(gòu)成全波振子的輻射表面。上下兩組折合振子分別通過第一饋電橋、第二饋電橋?qū)崿F(xiàn)外部饋電，第一饋電橋、第二饋電橋分別設(shè)置在第二介質(zhì)基板和第三介質(zhì)基板上，該第二介質(zhì)基板與第三介質(zhì)基板正交放置固定于四個(gè)平衡巴倫內(nèi)，同軸電纜的內(nèi)、外導(dǎo)體分別通過平衡巴倫、饋電橋?qū)铕侂娋€饋電。

優(yōu)選的，其中一個(gè)平衡巴倫連接一同軸電纜外導(dǎo)體形成對(duì)相鄰帶狀饋電線饋電，該同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體通過第二饋電橋連接至對(duì)角平衡巴倫，并形成對(duì)該平衡巴倫43耦合饋電，從而形成給對(duì)角的相鄰帶狀饋電線饋電，形成全波輻射單元的“﹢”極化；其中另一個(gè)平衡巴倫連接另一同軸電纜外導(dǎo)體形成對(duì)相鄰帶狀饋電線饋電，該另一同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體通過第一饋電橋連接至對(duì)角的平衡巴倫，并形成對(duì)該平衡巴倫耦合饋電，從而形成給對(duì)角相鄰帶狀饋電線饋電，形成全波輻射單元的“﹣”極化。

優(yōu)選的，其還包括置于第一介質(zhì)基板正上方的寄生單元。

優(yōu)選的，該寄生單元置于第一介質(zhì)基板正上方0.1λ～0.15λ，其中λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長，寄生單元的形狀可為圓形或者方形，寄生單元離輻射單元表面的高度及寄生單元的大小有效改善輻射單元駐波比。

優(yōu)選的，每組帶狀饋電線為非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，連接折合振子的其中一端斷開，斷開處可通過調(diào)節(jié)開縫的大小及與折合振子的距離實(shí)現(xiàn)折合振子的電抗調(diào)節(jié)，使折合振子達(dá)到最優(yōu)的阻抗匹配效果而實(shí)現(xiàn)超寬帶，其中輻射表面口徑約為λ/2，其中λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長。

優(yōu)選的，介于兩兩折合振子之間置有耦合片。耦合片改善了兩個(gè)折合振子之間的電容耦合，平衡兩折合振子間的電流大小，改善主極化方向圖的對(duì)稱性改善其squint指標(biāo)。

優(yōu)選的，該平衡巴倫的頂端分別連接到相鄰帶狀饋電線的中心連接部位處。

優(yōu)選的，該平衡巴倫高度約為λ/6～λ/5，其中λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長。

優(yōu)選的，該平衡巴倫由圓柱形或者方形實(shí)現(xiàn)，與金屬底座壓鑄成一體。

優(yōu)選的，其中兩個(gè)相鄰的平衡巴倫沿著金屬底座向后延伸至反射板背面，實(shí)現(xiàn)同軸電纜在反射板背部焊接，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接；或者四個(gè)平衡巴倫高度一致，金屬底座固定在pcb濾波器或者pcb合路器上饋電，該pcb濾波器或者pcb合路器置于反射板正面，節(jié)省反射板背部饋電網(wǎng)絡(luò)布線空間，實(shí)現(xiàn)天線多頻化，小型化。

對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供了一種高頻超寬帶雙極化全波輻射單元，提供一種高輸入阻抗匹配方式，優(yōu)化了折合振子的電路特性，提供了一種集濾波或者功分器于一體的高頻輻射單元，實(shí)現(xiàn)了頻段從1710mhz～2690mhz的超寬帶駐波比帶寬，克服了全波振子高輸入阻抗難匹配、難實(shí)現(xiàn)超寬帶頻段要求的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了集小型化、超寬帶化、天線多頻化、高增益化于一體的高頻輻射單元方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)要求。相比較與半波振子，其全波輻射單元增益要高。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的立體示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一不帶寄生單元的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一反面的立體示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的立體示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二不帶寄生單元的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二反面的立體示意圖；

圖7為本發(fā)明折合振子末端增加耦合片的情況下方向圖；

圖8為本發(fā)明折合振子末端無耦合片的情況下方向圖。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參閱圖1～6，本發(fā)明高頻超寬帶雙極化全波輻射單元的示意圖，其包括第一介質(zhì)基板1，設(shè)置在第一介質(zhì)基板上表面的四個(gè)折合振子，包括第一上折合振子21、第二上折合振子22、第三上折合振子23、第四上折合振子24，以及印刷在第一介質(zhì)基板1下表面的四個(gè)折合振子，包括第一下折合振子31、第二下折合振子32、第三下折合振子33、第四下折合振子34。所屬設(shè)置在第一介質(zhì)基板1上表面的四個(gè)折合振子通過設(shè)置在第一介質(zhì)基板上表面的四組帶狀饋電線饋電，包括第一上饋電線221、第二上饋電線222、第三上饋電線223、第四上饋電線224，所屬設(shè)置在第一介質(zhì)基板1下表面的四個(gè)折合振子通過設(shè)置在第一介質(zhì)基板下表面的四組帶狀饋電線饋電，包括第一下饋電線331、第二下饋電線332、第三下饋電線333、第四下饋電線334。形成介質(zhì)基板1上層與下層相一致的覆銅層構(gòu)成全波振子的輻射表面。

上下兩組折合振子21/31，22/32，23/33，24/34分別圍繞中心點(diǎn)設(shè)置，并分別通過第一饋電橋9、第二饋電橋10實(shí)現(xiàn)外部饋電，位于上層的第一饋電橋9印刷在第二介質(zhì)基板7上，位于下層的第二饋電橋10印刷在第三介質(zhì)基板8上。該第二介質(zhì)基板7與第三介質(zhì)基板8正交放置固定于四個(gè)平衡巴倫內(nèi)，包括圍繞中心點(diǎn)設(shè)置的第一平衡巴倫41、第二平衡巴倫42、第三平衡巴倫43、第四平衡巴倫44。

該平衡巴倫的頂端分別連接到相鄰帶狀饋電線的中心連接部位處。其中第一平衡巴倫41的頂端連接到相鄰的第一上饋電線221與第四上饋電線224的中心連接部位處以及第一下饋電線331與第四下饋電線334的中心連接部位處，連接一同軸電纜外導(dǎo)體，形成對(duì)相鄰的第一上饋電線221與第四上饋電線224以及第一下饋電線331與第四下饋電線334饋電，該同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體通過第二饋電橋10連接至對(duì)角的第三平衡巴倫43，并形成對(duì)該第三平衡巴倫43耦合饋電，平衡巴倫43的頂端連接到相鄰第二上饋電線222與第三上饋電線223的中心連接部位處以及第二下饋電線332與第三下饋電線333的中心連接部位處，從而形成給對(duì)角相鄰的第二上饋電線222與第三上饋電線223以及第二下饋電線332與第三下饋電線333饋電，形成全波輻射單元的“﹢”極化。

第二平衡巴倫42的頂端連接到相鄰的第一上饋電線221與第二上饋電線222的中心連接部位處以及第一下饋電線331與第二下饋電線332的中心連接部位處，連接另一同軸電纜外導(dǎo)體形成對(duì)相鄰的第一上饋電線221與第二上饋電線222以及第一下饋電線331與第二下饋電線332饋電，該另一同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體通過第一饋電橋9連接至對(duì)角的第四平衡巴倫44，并形成對(duì)該第四平衡巴倫44耦合饋電，平衡巴倫44的頂端連接到相鄰第三上饋電線223與第四上饋電線224的中心連接部位處以及第三下饋電線333與第四下饋電線334的中心連接部位處。從而形成給對(duì)角相鄰的第三上饋電線223與第四上饋電線224以及第三下饋電線333與第四下饋電線334饋電，形成全波輻射單元的“﹣”極化。

每組帶狀饋電線為非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，連接折合振子的其中一端斷開。斷開處可通過調(diào)節(jié)開縫的大小及距離折合振子21/31，22/32，23/33，24/34的距離實(shí)現(xiàn)折合振子的電抗調(diào)節(jié)，使折合振子達(dá)到最優(yōu)的阻抗匹配效果而實(shí)現(xiàn)超寬帶，其中輻射表面口徑約為λ/2(λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長)。

位于上輻射面的折合振子21，22，23，24之間設(shè)有耦合片12，位于下輻射面的折合振子31，32，33，34之間設(shè)有耦合片13，耦合片12/13改善了兩個(gè)折合振子之間的電容耦合，平衡兩折合振子間的電流大小，改善主極化方向圖的對(duì)稱性改善其squint指標(biāo)。如圖7所示為折合振子末端增加耦合片12/13的情況下方向圖，如圖8所示為折合振子末端無耦合片12/13的情況下方向圖。

第一介質(zhì)基板1的輻射單元正上方設(shè)有基板5和寄生單元6。該寄生單元6置于第一介質(zhì)基板正上方0.1λ～0.15λ，其中λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長。寄生單元6的形狀可為圓形或者方形。調(diào)節(jié)寄生單元6離輻射單元表面的高度及寄生單元6的大小可有效改善輻射單元駐波比。

平衡巴倫41，42，43，44高度約為λ/6～λ/5，由圓柱形或者方形實(shí)現(xiàn)，與金屬底座4壓鑄成一體，其中λ為全波輻射單元中心頻率相對(duì)應(yīng)的波長。

其中圖1至圖3所示實(shí)施例一，其中兩個(gè)相鄰的平衡巴倫41，42沿著金屬底座4向后延伸至反射板背面實(shí)現(xiàn)同軸電纜在反射板背部焊接，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。

圖4～6所示實(shí)施例二中的平衡巴倫41，42，43，44高度一致，金屬底座4固定在pcb濾波器11或者pcb合路器上饋電，該pcb濾波器11或者pcb合路器置于反射板正面，節(jié)省反射板背部饋電網(wǎng)絡(luò)布線空間，實(shí)現(xiàn)天線多頻化，小型化。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。