CN1841848A - 一种双频双极化天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双频双极化天线；部分用于较高频率范围的补件辐射装置叠置在用于较低频率范围的补件辐射装置之上，即用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件设置在反射器的上方，该用于较低频率范围的补件辐射装置以反射器作为基板，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件同时构成用于较高频率范围的补件辐射装置的基板，共同构成天线单元，在用于较高频率范围的补件辐射装置叠置于用于较低频率范围的补件辐射装置的结构中，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件采用双面覆铜板结构，结构简单紧凑，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种双频双极化天线结构。
背景技术
现有的双极化天线一般是工作在单一频段或者相邻的两个频段内的，未来的通信***，需要一种既能在较低的频段工作，也能在较高的频段工作，甚至同时工作在中间跨度很大的高低两个频段的天线，目前的双频双极化天线采用高频低频振子分开排列的结构，占用的空间较大，运输、使用都不方便。有或者采用叠置的方法但是结构烦琐，工艺复杂，实现困难，并且这种天线不同频段的两极化端口之间隔离度也要达到一定的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、使用可靠的一种双频双极化天线。
本发明所采用的技术方案为：
一种双频双极化天线，包括一反射器，
在反射器之上设置至少两个补件辐射装置，即用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置，
用于较低频率范围的补件辐射装置包括至少一个有源馈电补件和设置在该馈电补件上方的遮盖补件，用于较高频率范围的补件辐射装置同样包括至少一个有源馈电补件和设置在馈电补件上方的遮盖补件，
部分用于较高频率范围的补件辐射装置叠置在用于较低频率范围的补件辐射装置之上，即用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件设置在反射器的上方，该用于较低频率范围的补件辐射装置以反射器作为基板，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件同时构成用于较高频率范围的补件辐射装置的基板，
其特征在于：在用于较高频率范围的补件辐射装置叠置于用于较低频率范围的补件辐射装置的结构中，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件采用双面覆铜板结构，中间层为绝缘介质，该绝缘介质的两面覆有铜质层，其底面铜质层与有源馈电补件以及反射器电导通构成接地，底面铜质层与顶面铜质层之间良好连接使之顶面铜质层同样良好构成接地，顶面铜质层与用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件和遮盖补件电导通构成接地，有两条馈电电缆穿过反射器基板后其内导体连接在用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件上，有另外两条馈电电缆相继穿过反射器基板、用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件后连接到用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件上，该两条馈电电缆的内导体分别通过传输线连接至用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件上。
本发明的有益效果是：由于在阵列天线中有部分的用于较高频率范围的补件辐射装置直接安装在用于较低频率范围的补件辐射装置上，共同构成天线单元，结构简单紧凑，使用方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的天线阵元结构示意图；
图2是本发明的高频与低频部分叠置的天线单元的结构的立体图；
图3是本发明的高频与低频部分叠置的天线单元的结构示意图；
图4是用于较低频率范围的补件辐射装置的有源遮盖补件的俯视图；
图5是图3的I部放大图；
图6是本发明天线阵元结构的馈电结构示意图。
具体实施方式
参照图1～图5，一种双频双极化天线，包括一反射器10，在反射器10之上设置至少两个补件辐射装置，即用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置，工作在高频部分的补件辐射装置的频率可以是低频部分补件辐射装置的频率的整数倍或非整数倍。
用于较低频率范围的补件辐射装置包括至少一个有源馈电补件20和设置在馈电补件20上方的遮盖补件30，用于较高频率范围的补件辐射装置包括至少一个有源馈电补件40和设置在馈电补件40上方的遮盖补件50。
部分用于较高频率范围的补件辐射装置叠置在用于较低频率范围的补件辐射装置之上，即用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件设置在反射器10的上方，该用于较低频率范围的补件辐射装置以反射器作为基板，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件30同时构成用于较高频率范围的补件辐射装置的基板，
在用于较高频率范围的补件辐射装置叠置于用于较低频率范围的补件辐射装置的结构中，用于较低频率范围的补件辐射装置的有源遮盖补件30采用双面覆铜板结构，中间层为绝缘介质32，该绝缘介质的两面覆有铜质层31、33，其底面铜质层31与有源馈电补件20以及反射器10电导通构成接地，底面铜质层31与顶面铜质层33之间良好连接使之顶面铜质层33同样良好构成接地，顶面铜质层33与用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件40和遮盖补件50电导通构成接地，有两条馈电电缆60、62穿过反射器10基板后对用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件20进行馈电，有另外两根馈电电缆130、132相继穿过反射器10基板、用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件20后连接到用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件30上，该两条馈电电缆130、132的内导体分别通过传输线连接至用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件40上，对有源馈电补件40进行馈电。
其中，参照图3、图4，所述相继穿过反射器10基板、用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件20后连接到用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件30上的馈电电缆130、132的内导体连接用于较低频率范围的补件辐射装置的有源遮盖补件30上表面的传输线134、112的一端，所述传输线134、112的另一端连接一边与高频部分的有源馈电补件40电接触的另外两条传输线72、70。其中，传输线134、112可以是波导，也可以是微带或者其他形式，而传输线72、70可以是同轴电缆。
作为优选实施方式，用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件20、40和遮盖补件30、50的形状为方形或者矩形或者是圆形等规则形状。用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置的馈电点设在形状规则的补件的对角线上或与垂直线成+45度或-45度左右的线上。当然，这些馈电补件与遮盖补件的形状还可以是一些不规则的形状。
为了固定各补件，设置有由不导电的和/或电介质材料构成的支承物或者间距固定器，如图2～图4中所示的塑料柱子100、110。而为使各补件更好地构成接地，各补件之间固定电接触有金属柱80、90，还可以是在馈电电缆60、62，传输线70、72上设置有馈电组件，如馈电柱等。
还有，对于高低两个不同频段，可以通过在高频馈电网络和低频馈电网络的适当位置接入短路线和开路线，实现频带隔离。
而参照图6，为本发明的高频与低频部分叠置的天线单元与高频部分天线单元的馈电结构示意图，结合图1，该天线单元为空气微带结构，各天线单元馈电点位置选择在补件辐射装置的对角线上，参考图6，与天线第一端口A相关的天线馈电网络包含第一天线单元上的第一馈电点k2、第二天线单元上的第一馈电点k3、第一信号分配节点k1、连接第一端口A和第一信号分配节点k1的传输线A1，以及从信号分配节点k1分别连接到第一和第二天线单元的第一馈电点上，从而分别对它们馈电的第一馈线A2和第二馈线A3。其中，第一天线单元的第一馈电点k2和第二天线单元的第一馈电点k3输出的是同相信号，且第一馈线A2与第二馈线A3的长度相等。这样馈电点k2和馈电点k3输出的同相信号经过等长的馈线A2馈线A3到达第一分配节点k1后变为同相迭加。
与天线第二端口B相关的馈电网络包含第一天线单元上的第二馈电点k5、第二天线单元上的第二馈电点k6、第二信号分配节点k4、连接第二端口B和第二信号分配节点k4的传输线B1，以及从第二信号分配节点k4分别连接到第一和第二天线单元的第二馈电点上，从而分别对它们馈电的第三馈线B2和第四馈线B3。其中，第一天线单元的第二馈电点k5和第二天线单元的第二馈电点k6输出的是反相信号，且第二馈线B3较第一馈线B2的长度长1/2波长(所述的波长为天线中心工作波长)，在这里，传输线B1与馈线B2的长度根据天线实际所需要的长度而定。这样，馈电点k5和馈电点k6输出的反相信号经过相差1/2波长的馈线B2、馈线B3传输后到达第二信号分配节点k4变为同相迭加。
虽然馈电点k2和馈电点k3出来的大部分信号沿着第一馈线A2和第二馈线A3出来，但仍有小部分同相信号耦合到馈电点k5和馈电点k6，沿着馈线B2和馈线B3传输后到达第二信号分配节点k4对馈电点k5和馈电点k6出来的信号进行干扰，而馈线B2与馈线B3的长度相差1/2波长，所以馈电点k2和馈电点k3出来的同相信号经过馈线B2和馈线B3输送到第二信号分配节点k4变为反相迭加，完全对消，减少干扰，从而提高了第一端口和第二端口天线之间的隔离度。同样，虽然馈电点k5和馈电点k6出来的大部分信号沿着馈线B2和馈线B3出来，但仍有小部分反相信号辐射到馈电点k2和馈电点k3，沿着馈线A2与馈线A3传输后到达第一信号分配节点k1对第一馈电点k2和馈电点k3出来的信号进行干扰，而馈线A2与馈线A3的长度相等，所以馈电点k5和馈电点k6出来的反相信号经过馈线A2和馈线A3输送到第一信号分配节点k1变为反相迭加，完全对消，减少干扰，从而也提高了第一端口和第二端口天线之间的隔离度。
当然，本发明除了上述实施方式外，只要其以基本相同的手段达到本发明创造的技术效果，都应属本发明的保护范围。
Claims (6)
1、一种双频双极化天线，包括一反射器，
在反射器之上设置至少两个补件辐射装置，即用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置，
用于较低频率范围的补件辐射装置包括至少一个有源馈电补件和设置在该馈电补件上方的遮盖补件，用于较高频率范围的补件辐射装置同样包括至少一个有源馈电补件和设置在馈电补件上方的遮盖补件，
部分用于较高频率范围的补件辐射装置叠置在用于较低频率范围的补件辐射装置之上，即用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件设置在反射器的上方，该用于较低频率范围的补件辐射装置以反射器作为基板，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件同时构成用于较高频率范围的补件辐射装置的基板，
其特征在于：在用于较高频率范围的补件辐射装置叠置于用于较低频率范围的补件辐射装置的结构中，用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件采用双面覆铜板结构，中间层为绝缘介质，该绝缘介质的两面覆有铜质层，其底面铜质层与有源馈电补件以及反射器电导通构成接地，底面铜质层与顶面铜质层之间良好电连接使之顶面铜质层同样良好接地，顶面铜质层与用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件和遮盖补件电导通构成接地，有两条馈电电缆穿过反射器基板后对用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件进行馈电，有另外两条馈电电缆相继穿过反射器基板、用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件，连接到用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件上，该两条馈电电缆的内导体分别通过传输线连接至用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件上，对用于较高频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件进行馈电。
2、根据权利要求1所述的一种双频双极化天线，其特征在于：所述相继穿过反射器基板、用于较低频率范围的补件辐射装置的有源馈电补件后，连接到用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件上的馈电电缆的内导体连接用于较低频率范围的补件辐射装置的遮盖补件顶面或/和底面的传输线的一端，该传输线的另一端连接与高频部分的有源馈电补件电接触的另一传输线一边。
3、根据权利要求1所述的一种双频双极化天线，其特征在于：用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置的馈电补件和遮盖补件的形状为方形或者矩形或者为圆形的规则形状。
4、根据权利要求3所述的一种双频双极化天线，其特征在于：用于较低频率范围的补件辐射装置和用于较高频率范围的补件辐射装置的馈电点设在形状规则的补件的对角线上或与垂直线成+45度或-45度左右的线上。
5、根据权利要求1所述的一种双频双极化天线，其特征在于：为了固定各补件，设置有由不导电材料构成的支承物或者间距固定器。
6、根据权利要求1所述的一种双频双极化天线，其特征在于：所述的馈电补件与遮盖补件之间固定连接有电导通的金属柱。
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