CN109066060A - 一种超宽频双极化双回路天线辐射单元 - Google Patents

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吴壁群
陈秋梅
张鹏
吴泽海
苏振华
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Abstract

本发明公开一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，涉及通信技术领域，本发明位于对角位置的镂空辐射体通过对应的振子支撑体固定在固定底座上，馈电组件设置于振子支撑体内部并与辐射体连接，所述的镂空辐射体的外侧两边缘的中间部分向内凹陷，形成外部电流回路，凹陷内侧端角通过短路线连接，形成内部电流回路。本发明结构简单，制造容易，辐射体的镂空设计材料用料小，有效降低成本，适合批量生产；使用特殊的双电流回路辐射体结构，使得天线辐射单元具有优良的S参数性能及辐射性能，在1400‑2700MHz超宽频段内驻波比小于1.35、极化隔离度大于31dB、水平面波束的半功率宽度为61.8～69.5°,前后比大于25dB，为工作频段为1400‑2700MHz的超宽带天线的实现提供了器件基础。

Description

一种超宽频双极化双回路天线辐射单元
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种超宽频双极化双回路天线辐射单元。
背景技术
随着移动通信的高速发展，多频超宽频基站天线已成为未来天线发展的趋势，目前4G网络主要分为TDD跟FDD两种模式，其包含的部分通信频段为1427-1660MHz、1710-2025MHz及2490-2690MHz。因此，现已提出了能兼顾上述制式的，工作频段为1400-2700MHz的宽带天线的市场需求，而1400-2700MHz的相对频带宽度高达到63.4％。现有超宽频天线为1710-2690MHz，相对带宽为44.5％，仅为需求带宽的70％，因此现在还没有达到如此超宽带宽的技术。由此能兼顾上述制式的，工作频段为1400-2700MHz的超宽带天线在现有的技术难以实现。
发明内容
本发明针对背景技术的问题提供一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，以实现1400-2700MHz的超宽频天线。
为了实现上述目的，本发明提出一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，包括固定底座、多个振子支撑体、多个镂空辐射体和多个馈电组件，所述的振子支撑体上端设置有镂空辐射体，振子支撑体下端设置有固定底座，位于对角位置的镂空辐射体通过对应的振子支撑体固定在固定底座上，馈电组件设置于振子支撑体内部并与辐射体连接，所述的镂空辐射体的外侧两边缘的中间部分向内凹陷，形成外部电流回路，凹陷内侧端角通过短路线连接，形成内部电流回路。
优选地，所述的振子支撑体个数为4个，振子支撑体之间设置有间隙，通过固定底座连接构成两组正交的U型巴仑转换器。
优选地，所述的镂空辐射体个数为4个，向内凹陷的角度为90°。
优选地，所述的馈电组件的个数为2个，分别包括：馈电片、第一介质固定件和第二介质固定件；第一介质固定件设置于馈电片上端，第二介质固定件设置于馈电片下端。
优选地，所述的振子支撑体，其中2个相邻的振子支撑体呈空心圆柱体，以供馈电组件放置。
优选地，2个馈电组件呈一定高度差固定在两个支撑体内。
本发明提出一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，结构简单，制造容易，辐射体的镂空设计材料用料小，有效降低成本，适合批量生产；本发明使用特殊的双电流回路辐射体结构，使得天线辐射单元具有优良的S参数性能及辐射性能，在1400-2700MHz超宽频段内驻波比小于1.35、极化隔离度大于31dB、水平面波束的半功率宽度为61.8～69.5°，前后比大于25dB为工作频段为1400-2700MHz的超宽带天线的实现提供了器件基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一种优选实施例中辐射单元整体示意图；
图2为本发明一种优选实施例中辐射单元支撑体剖面图
图3为本发明一种优选实施例中外部电流回路图；
图4为本发明一种优选实施例中内部电流回路；
图5为本发明一种优选实施例中超宽频双极化双回路天线辐射单元驻波比图；
图6为本发明一种优选实施例中超宽频双极化双回路天线辐射单元极化隔离度图；
图7为本发明一种优选实施例中超宽频双极化双回路天线辐射单元水平面辐射图；
符号说明：
1-固定底座；21，22，23，24-4个振子支撑体；31，32，33，34-4个镂空辐射体；301，302-2个向内凹陷；303，304-2个未凹陷边缘；41，42-2个馈电片；5-第一介质固定件；6-第二介质固定件；7-外部电流回路；8-内部电流回路；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种超宽频双极化双回路天线辐射单元；
本发明一种优选实施例中，如图1和图2所示，超宽频双极化双回路天线辐射单元呈T型结构，包括固定底座(1)、4个振子支撑体(21，22，23，24)、4个镂空辐射体(31，32，33，34)和2个馈电组件，所述的振子支撑体(21，22，23，24)上端设置有镂空辐射体(31，32，33，34)，振子支撑体(21，22，23，24)下端设置有固定底座(1)，位于对角位置的镂空辐射体(31与33，32与34)通过对应的振子支撑体(22与23，21与24)连接固定在固定底座(1)上，馈电组件设置于每组空心的振子支撑体(21，22)内部并与辐射体(33，34)连接，构成两组天线辐射单元，两组天线辐射单元呈正交结构；
本发明实施例中，4个振子支撑体(21，22，23，24)之间有一定的缝隙并与固定底座(1)连接在一起，分别构成两组正交的U型巴仑转换器；其中的2个支撑体(21，22)呈圆柱状，并且内部为圆柱空心结构(图2所示)，可供馈电组件放置。
本发明一种优选实施例中，如图3所示，所述的镂空辐射体(31，32，33，34)的外侧两边缘的中间部分向内凹陷(301，302，303和304为未凹陷边缘)，向内凹陷的角度为90°；使得辐射体(31，32，33，34)的外部电流回路(7)的有效电流长度增加，可以有效的增加低频段的带宽。
本发明一种优选实施例中，如图4所示，凹陷内侧端角(303、304)通过短路线连接；使辐射体(3)构成另一个尺寸较短的内部电流回路(8)，其有效电流长度对应高频段，可以有效的扩展高频部分的带宽。辐射体(3)的外部电流回路(7)与内部电流回路(8)共同组成双回路结构，使主辐射体的的阻抗圆图在需求的频段更收敛，1400-2700MHz的超宽频段的辐射单元得以实现。
本发明一种优选实施例中，如图1所示，所述的馈电组件分别包括：馈电片(41，42)、第一介质固定件(5)和第二介质固定件(6)；第一介质固定件(5)设置于馈电片上端，第二介质固定件(6)设置于馈电片下端，2个馈电组件呈一定高度差(优选的，该高度差为4mm-5mm)固定在两个支撑体内，构成超宽频双极化双回路天线辐射单元的两个极化的馈电装置；
本发明提出的一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，使用特殊的双电流回路辐射体结构，使得天线辐射单元具有优良的S参数性能及辐射性能，在1400-2700MHz超宽频段内驻波比小于1.35(图5所示，端口1驻波比为1.34，端口2驻波比为1.31)、极化隔离度大于31dB(图6示)、水平面波束的半功率宽度为61.8～69.5°，前后比大于25dB(图7示，图中，线形频率和半功率宽度分别为：1.4GHz，69.5°；2.05GHz，65.7°；2.7GHz，61.8°)，为工作频段为1400-2700MHz的超宽带天线的实现提供了器件基础。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种超宽频双极化双回路天线辐射单元，包括固定底座、多个振子支撑体、多个镂空辐射体和多个馈电组件，所述的振子支撑体上端设置有镂空辐射体，振子支撑体下端设置有固定底座，其特征在于，位于对角位置的镂空辐射体通过对应的振子支撑体固定在固定底座上，馈电组件设置于振子支撑体内部并与辐射体连接，所述的镂空辐射体的外侧两边缘的中间部分向内凹陷，形成外部电流回路，凹陷内侧端角通过短路线连接，形成内部电流回路。
2.根据权利要求1所述的超宽频双极化双回路天线辐射单元，其特征在于，所述的振子支撑体个数为4个，振子支撑体之间设置有间隙，通过固定底座连接构成两组正交的U型巴仑转换器。
3.根据权利要求1所述的超宽频双极化双回路天线辐射单元，其特征在于，所述的镂空辐射体个数为4个，向内凹陷的角度为90°。
4.根据权利要求1所述的超宽频双极化双回路天线辐射单元，其特征在于，所述的馈电组件的个数为2个，分别包括：馈电片、第一介质固定件和第二介质固定件；第一介质固定件设置于馈电片上端，第二介质固定件设置于馈电片下端。
5.根据权利要求2所述的超宽频双极化双回路天线辐射单元，其特征在于，所述的振子支撑体，其中2个相邻的振子支撑体呈空心圆柱体，以供馈电组件放置。
6.根据权利要求4所述的超宽频双极化双回路天线辐射单元，其特征在于，2个馈电组件呈一定高度差固定在两个支撑体内。
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