CN106025555A - 一种宽频带双极化偶极子天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽频带双极化偶极子天线，包括四个振子和一个底座，四个振子两两对置，每两个对置的振子形成一个极化；每个振子包括一对振子臂和一个巴伦结构，振子臂通过巴伦与底座相连，所述巴伦上设有至少一个开路或短路枝节；本发明提供的宽频带双极化偶极子天线，能够通过调整所述短路枝节的长度和所述短路枝节在所述巴伦上的位置，可以实现对天线频率响应的调节，结合天线的其它结构参数，达到拓宽天线工作频带的作用；能够覆盖600MHz～900MHz频带，适用于宽频，宽带，多频等无线通信***中。

Description

一种宽频带双极化偶极子天线
技术领域
本发明属于宽频/多频天线技术领域，涉及一种宽频带双极化偶极子天线。
背景技术
随着移动通信的发展，原先用于地面无线广播电视的600MHz频段被认为是“部署广域5G覆盖层的首选频段”。正如700MHz频段在4G发展中所发挥的作用一样，600MHz频段也将为5G的发展做出同样的贡献，于是，目前各国运营商都在鼓励广播电视公司让出部分频段，以便将其应用于移动服务。在这一背景下，工作于600MHz频段的基站天线必将出现在下一步移动通信的产品名单中。
天线的小型化是在保持原有天线性能不变或是在性能略有损失的前提下，在更小的空间内实现原有天线的功能。对于移动通信的基站天线而言，其小型化具有诸多优势，例如降低建站成本；实现多***共站；便于工程安装；便于天线美化等。
基站天线小型化的实现方式主要有两类。第一类称为空间复用技术，该技术是在多频天线的设计中将不同频段的辐射单元(通常其两个工作频段的中心频点呈2倍，或接近2倍的关系)重叠布置，又称为共轴嵌套技术。其基本结构是：将低频单元(如800MHz单元)设计成方形或圆形，在其中心放置一个高频天线单元(如2GHz单元)，并在两个低频单元之间放置一个或多个高频天线单元。第二类称为频段分集复用技术，该技术将宽频辐射单元通过滤波器划分为频谱较为接近且互相留有间隔的子频段，进而在一个宽频带天线中实现多个窄频段天线的功能。
针对即将应用于移动通信的600MHz频段而言，该频段与目前移动通信使用的700MHz～900MHz频段接近，为实现天线的小型化，最佳方法是开发600MHz～900MHz的宽频天线单元，并通过滤波器实现频段分集。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种宽频带双极化偶极子天线，可以覆盖600MHz～900MHz频带，适用于宽频，宽带，多频等无线通信***中。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种宽频带双极化偶极子天线，包括四个振子和一个底座，四个振子两两对置，每两个对置的振子形成一个极化；每个振子包括一对振子臂和一个巴伦结构，振子臂通过巴伦与底座相连，所述巴伦上设有至少一个开路或短路枝节。
所述的振子、巴伦以底座为中心相对称，振子臂的形状包括但不限于直线形式、折线形式和圆弧形式；巴伦的形状包括但不限于圆弧形式、直线形式、和折线形式。
所述的振子上设有馈电点。
所述的馈电点包括设置在一个振子臂末端的馈电臂，伸向另一个振子臂，馈电臂与振子臂之间具有较小间隔，所述间隔在保证电气开路的同时，能够方便电缆焊接；巴伦连接在振子臂的末端。
所述的开路或短路枝节设置在巴伦的支柱的背面，其结构为双导线结构或同轴线结构。
所述短路枝节的长度为零，此时短路枝节演变为一个振子的巴伦之间的短路连接。
所述短路链接与天线底座之间的两个巴伦支柱合为一体，该部分的巴伦长度大于整个巴伦长度的1/4以上。
所述通过调整所述开路或短路枝节的长度、其在巴伦上的位置或高度，改善天线驻波特性对频率的依赖性。
所述宽频带双极化偶极子天线能够覆盖600MHz～900MHz频带。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的宽频带双极化偶极子天线，通过构建相对称的振子和巴伦结构，其中振子构成了双极化，而一个振子即为一个偶极子，包括一对振子臂和一个巴伦结构；振子臂辐射电磁波，馈电点将焊接在该处的电缆内传输的电磁波(内心焊接在馈电臂上，外皮焊接在与该馈电臂相对的另外一个巴伦上)，巴伦能够平衡馈电，让两个振子臂的电流大小相等，同时也起到支撑振子臂的作用。
本发明能够覆盖600MHz～900MHz频带，适用于宽频，宽带，多频等无线通信***中，该频率范围覆盖了目前无线广播电视的600MHz，在不增加天线数目的前提下，本技术为下一步该频段应用于5G移动通信网络奠定了技术基础。
本发明提供的宽频带双极化偶极子天线，能够通过调整所述短路或开路枝节的长度和所述短路或开路枝节在所述巴伦上的位置，可以实现对天线频率响应的调节，结合天线的其它结构参数，达到拓宽天线工作频带的作用。在微波频段，短路和开路枝节(长度小于1/4工作波长)分别对应感性或容性加载，而枝节的长度决定了加载导纳的大小。通过调整枝节长度和它们的所述巴伦上的加载位置，能够调整巴伦一端阻抗的频率特性，结合天线的其它结构参数(如巴伦高度，振子长度等)，最终可达到拓宽天线工作频带的目的。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图，所述巴伦上具有短路枝节；
图2是本发明实施例2的结构示意图，所述巴伦上具有开路枝节；
图3是本发明实施例3的结构示意图，所述巴伦上的所述短路枝节的长度为零，所述短路枝节演变为所述巴伦之间的短路连接；
图4是本发明实施例4的结构示意图，所述短路链接与所述天线底座之间的巴伦结构合为一体。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，本发明提供的宽频带双极化偶极子天线，包括四个振子和一个底座，四个振子两两对置，每两个对置的振子形成一个极化；每个振子包括一对振子臂和一个巴伦结构，振子臂通过巴伦与底座相连，所述巴伦上设有至少一个开路或短路枝节。
实施例1
参见图1，给出的本发明第一种实施例的结构示意图。如图所示，本实施例由四个振子11、12、13、14和一个底座100组成，四个振子两两对置，每两个对置的振子形成一个极化，每个振子包括一对振子臂(21a和21b，22a和22b，23a和23b，24a和24b)和一个巴伦结构31、32、33、34，所述振子臂通过所述巴伦与底座100相连。在四个所述巴伦的支柱(91a和91b，92a和92b，93a和93b，94a和94b)上分别具有短路枝节31、32、33和34。所述四个振子通过馈电点11、12、13和14馈电。
本实施例中，通过在巴伦支柱上加载短路枝节31、32、33和34，能够调节从馈电点向巴伦一侧看过去的导纳大小，通过调整这些枝节的长度及其在巴伦支柱上的位置，可以改变该导纳的大小。通过这种设计，可以对振子臂的高度进行独立调节(不影响馈电点在巴伦一侧的导纳)，从而增大了天线设计的灵活性。综上，通过调整所述短路枝节的长度和所述短路枝节在所述巴伦上的位置，结合天线的其它结构参数(如巴伦高度，振子长度等)，最终达到拓宽天线工作频带的目的。
本实施例中，给出了在每个所述巴伦上具有一个短路枝节的情况，但本发明的枝节数目并不限于此，设计人员完全可以通过增加枝节的数目，实现拓宽天线工作频带的设计目标。
本领域技术人员可理解的是，所述短路枝节31、32、33和34还可通过其它方式实现，例如同轴线，其它形式的双导线等，同时，其位置还可位于所述巴伦支柱的上方。
本领域技术人员可理解的是，所述巴伦支柱(91a和91b，92a和92b，93a和93b，94a和94b)的形状对天线工作特性的实现并不是唯一的，本发明中，所述巴伦支柱包括但不限于圆弧形式，所述巴伦还可以是直线，折线形式或其它曲线形式。
本领域技术人员可理解的是，所述振子臂(21a和21b，22a和22b，23a和23b，24a和24b)的形状对天线工作特性的实现并不是唯一的，本发明中，所述振子臂包括但不限于直线形式，所述振子臂还可以是折线形式，圆弧形式或其它曲线形式。
实施例2
图2为本发明第二种实施例提供的结构示意图。该实施例为图1所述实施例在所述短路枝节长度为零时的特殊情形。本实施例中，所述短路枝节演化为了在所述四个巴伦的支柱(91a和91b，92a和92b，93a和93b，94a和94b)间的短路链接31、32、33和34。
结构上，本实施例将短路枝节的长度设计为零，有助于降低天线加工的难度，同时可以减小天线的重量。
电气上，本实施例相当于减小了馈电点在巴伦一侧的电长度，通过调整该短路链接点31、32、33和34的位置，可以调整与其对应的导纳的大小。通过该设计，可以对振子臂的高度进行独立调节(不影响馈电点在巴伦一侧的导纳)，从而增大了天线设计的灵活性。综上，通过调整短路链接点31、32、33和34的位置，结合天线的其它结构参数(如巴伦高度，振子长度等)，最终可达到拓宽天线工作频带的目的。
实施例3
图3为本发明第三种实施例提供的结构示意图。该实施例为将图2所述实施例中的所述短路链接与所述天线底座之间的巴伦支柱部分合为一体，鉴于实现上的偶然性，本发明中，所述合为一体的巴伦长度大于整个巴伦长度的1/4以上。
结构上，本实施例将短路枝节的长度设计为零，并将链接点31、32、33和34以下部分的巴伦合为一体，有助于降低天线加工难度的同时，增加天线的刚度。
电气上，本实施例与实施例2的原理相同。实施例2中，短路链接点31、32、33和34的位置向上和向下移动，对应于本实施例中合为一体的巴伦部分的高度增加和减小。
实施例4
图4为本发明第四种实施例提供的结构示意图。与图1所述实施例的技术方案不同的是，本实施例中，在四个所述巴伦的支柱(91a和91b，92a和92b，93a和93b，94a和94b)上分别具有开路枝节31,32,33和34。
本实施例与实施例1的原理基本相同，不同的是将短路枝节改为了开路枝节，电气上相当于将加载的感抗变成了容抗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述个各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中不乏或者全部技术特征进行等同替换，但这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，包括四个振子和一个底座，四个振子两两对置，每两个对置的振子形成一个极化；每个振子包括一对振子臂和一个巴伦结构，振子臂通过巴伦与底座相连，所述巴伦上设有至少一个开路或短路枝节。
2.如权利要求1所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述的振子、巴伦以底座为中心相对称，振子臂的形状包括但不限于直线形式、折线形式和圆弧形式；巴伦的形状包括但不限于圆弧形式、直线形式、和折线形式。
3.如权利要求1所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述的振子上设有馈电点。
4.如权利要求3所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述的馈电点包括设置在一个振子臂末端的馈电臂，伸向另一个振子臂，馈电臂与振子臂之间具有间隔；所述间隔在保证电气开路的同时，能够便于电缆焊接；巴伦连接在振子臂的末端。
5.如权利要求1～4任何一项所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述的开路或短路枝节设置在巴伦的支柱的背面，其结构为双导线结构或同轴线结构。
6.如权利要求1～4任何一项所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述短路枝节的长度为零，此时短路枝节演变为一个振子的巴伦之间的短路连接。
7.如权利要求6所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述短路链接与天线底座之间的两个巴伦支柱合为一体，该部分的巴伦长度大于整个巴伦长度的1/4以上。
8.如权利要求1～4任何一项所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，通过调整所述开路或短路枝节的长度、其在巴伦上的位置或高度，改善天线驻波特性对频率的依赖性，拓宽天线工作频带。
9.如权利要求8任何一项所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述的开路或短路枝节的长度小于天线工作波长的1/4。
10.如权利要求1～4任何一项所述的宽频带双极化偶极子天线，其特征在于，所述宽频带双极化偶极子天线能够覆盖600MHz～900MHz频带。
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