CN2702458Y - 一种双极化宽频段天线辐射单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双极化宽频段天线辐射单元，它包括至少一对环状辐射单元臂，环状辐射单元臂相对于天线辐射单元的中心轴而对称；与环状辐射单元臂对应并连接的平衡－不平衡转换和馈电匹配装置。本实用新型还公开了一种双极化宽频段天线，由前述的天线辐射单元进行水平或/和垂直排列组阵形成。本实用新型能够获得良好的端口隔离特性和良好的交叉极化鉴别率，具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、成本低和装配安装方便。

Description

一种双极化宽频段天线辐射单元

技术领域

本实用新型涉及基站天线技术，尤其涉及一种双极化宽频段天线辐射单元。

背景技术

移动通信是信息传输和交流的重要***之一，随着业务量不断增加、城市的不断发展，移动通信网络覆盖在不断扩大和完善；随着社会的进步和发展，移动通信越来越面向大众。就***通信目前的现状来说，其两个最大运营商——***和***根据发展的需要，不断地提高服务质量，争取和发展更多的客户资源，在***扩容和增加覆盖范围上大力投入。其措施是：一方面增加已有基站的容量，提高城区等用户密集区的服务质量；另一方面增加基站***和直放站***的数量，提高城镇及连接城镇的主要交通干线范围内的覆盖质量，增加城郊及广大农村的覆盖范围。

基站天线是移动通信***室外覆盖的关键部件，具有广阔的应用前景。基站天线主要有单极化基站天线和±45°双极化基站天线。±45°双极化基站天线是极化分集移动通信***的关键部件，直接影响移动通信***的覆盖范围和极化分集增益。

现有技术中，常规的对称振子辐射单元或微带辐射单元组成的±45°双极化基站天线，其交差极化鉴别率不高，影响+45°天线和-45°天线的相关性，从而影响通信***的分集效果；交差极化鉴别率不高还会影响端口的隔离度；再有对称振子辐射单元的频段宽度约为13％左右，对于微带辐射单元的天线，其频段宽度更窄，在10％以下。

发明内容

为了改进现有技术的缺点，达到良好的电气特性和宽频段的目的，本实用新型提供了一种双极化宽频段天线辐射单元以及一种双极化宽频段天线。

本实用新型的双极化宽频段天线辐射单元包括：

至少一对环状辐射单元臂，所述环状辐射单元臂相对于所述天线辐射单元的中心轴而对称；

与所述环状辐射单元臂对应并连接的平衡-不平衡转换和馈电匹配装置。

在上述天线辐射单元中：

所述环状辐射单元臂为两对，相对于所述天线辐射单元的中心轴成对称正交结构。

所述的平衡-不平衡转换和馈电匹配装置同时作为所述天线辐射单元的支撑结构。

所述的天线辐射单元被支撑于一接地金属反射板的上方，并位于一接地金属反射腔内，所述接地金属反射腔与所述天线辐射单元位于所述接地金属反射板的同一侧。

所述环状辐射单元臂所在的平面与所述接地金属反射板之间的距离为工作波长的四分之一。

所述的天线辐射单元相对于所述的接地金属反射板呈电气连接或/和直流悬浮结构。

所述环状辐射单元臂的环状长度为工作波长的0.42～0.65倍。

所述的天线辐射单元可以单独或同时采用印制板结构实现。

所述平衡-不平衡转换和馈电匹配装置的短路距离为工作波长的四分之一。

本实用新型的双极化宽频段天线由上述的天线辐射单元进行水平或/和垂直排列组阵形成。

本实用新型能够获得良好的端口隔离特性和良好的交叉极化鉴别率，具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、成本低和装配安装方便。

附图说明

图1为本实用新型的天线辐射单元的俯视图；

图2为本实用新型的天线辐射单元的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的印制版实现形式的顶视结构示意图。

图4为本实用新型的阵列天线的透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作一步的详细说明。

参阅图1、图2，本实用新型的天线辐射单元由如下各部分组成：

两对环状辐射单元臂1a、1b和2a、2b；

与每对辐射单元臂对应的平衡-不平衡转换和馈电匹配装置1c和2c。

天线辐射单元臂1a、1b和2a、2b为环状结构，但是也可以适当地改变形状；天线辐射单元臂1a、1b和2a、2b相对于辐射单元中心轴呈轴对称结构，两个极化的单元臂呈对称正交布置，组成辐射对称振子，作为微波能量辐射的主要部件；环状长度L保证在整个工作频段内选择在0.42～0.65个波长，可根据匹配阻抗适当的偏向上限或下限。天线辐射单元臂1a、1b和2a、2b在一个平面内，其相距于反射板4的高度1h优先选择为中心工作频率的四分之一波长，并可根据形成天线辐射特性的不同作适当的微调，要求波束宽度宽的天线其高度1h可以微调升高。

平衡-不平衡转换和馈电匹配装置1c和2c连接相应的单元臂，实现从不平衡馈电(如同轴馈电)到平衡馈电的转换，并完成阻抗匹配的变换，并同时实现对环状辐射单元臂的结构支撑；设计时不仅电气上要达到预期效果，而且需要与天线辐射单元臂机构匹配。平衡-不平衡转换和馈电匹配装置1c和2c，其短路距离1L优先选择为中心工作频率的四分之一波长，可根据单元的特性阻抗作适当调整，以利于实现阻抗匹配。平衡-不平衡转换和馈电匹配装置总是配套环状辐射单元臂成对存在，其上的微波电流成对反向，因此平衡-不平衡转换和馈电匹配装置不作为天线的辐射部件，其不会或很少辐射电磁能量。

由环状辐射单元臂(1a、1b和2a、2b)、平衡-不平衡转换和馈电匹配装置1c和2c组成的辐射单元被支撑在金属反射板4的上方，相对于接地金属反射板4呈电气连接或/和直流悬浮结构；且金属反射腔3与辐射单元位于金属反射板4的同一侧向方向上。金属反射腔3和金属反射板4是天线的边界条件，它们的结构尺寸的组合对天线的辐射特性起重要作用，与环状辐射单元共同确定天线的辐射特性参数，可得到65°或90°的波束宽度和高性能的前后比特性，并同时实现两个极化的前后比、交叉极化鉴别率和两个极化之间的良好端口隔离度等性能。这种最佳组合不是唯一的，可用天线仿真专业软件进行优化。

参阅图3，本实用新型的辐射单元可以单独或同时采用印制板结构实现。

环状辐射单元臂1a、1b和2a、2b能单独成对应用，成为单极化的天线辐射单元，并可组阵应用。参阅图4，按照上述设计原则，实现了利用本实用新型技术进行的阵列天线。

本实用新型的双极化宽频段天线辐射单元，实用于移动通信***DCS1800MHz、DECT1800MHz、PCS1900MHz、IMT-2000、2.4GHz WLAN等多个频段。这种双极化宽频段天线辐射单元其可作为单独的天线使用，更多的是作为阵列天线的组阵单元。其辐射电场的极化方向为平行于通过每对环状辐射振子的长轴线，辐射特性参数由单元特性、天线阵的单元数、天线的边界条件共同确定；通过它们适当的组合，能够获得良好的端口隔离特性和良好的交叉极化鉴别率。

容易看出，按照本实用新型制造的该天线将具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、成本低和装配安装方便。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和描述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本实用新型精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims (10)

1、一种双极化宽频段天线辐射单元，其特征在于，它包括：

至少一对环状辐射单元臂，所述环状辐射单元臂相对于所述天线辐射单元的中心轴而对称；

与所述环状辐射单元臂对应并连接的平衡-不平衡转换和馈电匹配装置。

2、如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述环状辐射单元臂为两对，相对于所述天线辐射单元的中心轴成对称正交结构。

3、如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述的平衡-不平衡转换和馈电匹配装置同时作为所述天线辐射单元的支撑结构。

4、如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述的天线辐射单元被支撑于一接地金属反射板的上方，并位于一接地金属反射腔内，所述接地金属反射腔与所述天线辐射单元位于所述接地金属反射板的同一侧。

5、如权利要求4所述的天线辐射单元，其特征在于，所述环状辐射单元臂所在的平面与所述接地金属反射板之间的距离为工作波长的四分之一。

6、如权利要求4所述的天线辐射单元，其特征在于，所述的天线辐射单元相对于所述的接地金属反射板呈电气连接或/和直流悬浮结构。

7、如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述环状辐射单元臂的环状长度为工作波长的0.42～0.65倍。

8、如权利要求1至7任一权利要求所述的天线辐射单元，其特征在于，所述的天线辐射单元可以单独或同时采用印制板结构实现。

9、如权利要求1至7任一权利要求所述的天线辐射单元，其特征在于，所述平衡-不平衡转换和馈电匹配装置的短路距离为工作波长的四分之一。

10、一种双极化宽频段天线，其特征在于，由权利要求1所述的天线辐射单元进行水平或/和垂直排列组阵形成。

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