專利名稱：一種空氣微帶耦合饋電貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種帶波束賦形的雙極化貼片天線。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，信道容量的不足已經(jīng)成為人口密集地區(qū)的一個(gè)嚴(yán)重問題。改善這種狀況的方法之一是將原先的3個(gè)120°小區(qū)細(xì)分為6個(gè)60°小區(qū)，并通過極化分集減少天線安裝數(shù)量。為得到較窄的水平面波束寬度，原理上可采用對(duì)稱振子加反射板方式，但具體實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)遇到不同的問題，如為得到65°的雙極化板狀天線，雖然可以通過雙排振子的方式將水平面波束寬度壓縮到65°，但天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度較大，比較笨重，不便于運(yùn)輸和安裝。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開的實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)?2255909.4)，公開了一種雙探針扇形波束基站天線采用貼片代替普通振子有效地克服了這一問題的技術(shù)方案，由于其饋電網(wǎng)絡(luò)采用了傳統(tǒng)的電纜加功分器饋電方案，需要多處焊接，當(dāng)射頻電流流過不同金屬部件的接觸點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生三階互調(diào)產(chǎn)物，焊接點(diǎn)過多會(huì)導(dǎo)致上行信號(hào)的載噪比和誤碼率過高，從而使天線覆蓋范圍減小，一次性合格率偏低。此外，目前的基站系統(tǒng)開始對(duì)天線部分提出波束賦形要求對(duì)天線垂直面方向圖的上第一副瓣進(jìn)行抑制，以降低對(duì)鄰近小區(qū)的干擾；對(duì)下第一零點(diǎn)進(jìn)行填充，防止出現(xiàn)覆蓋盲區(qū)，改善覆蓋小區(qū)內(nèi)的信號(hào)質(zhì)量。目前普遍采用的波束賦形方法是不等間距不等相位饋電的方式，如中國(guó)專利第02262021.4號(hào)所示，這種方式的缺點(diǎn)是天線單元間距互不相等，沒有一致性，給設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來一定的困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的基站天線的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，覆蓋范圍廣的雙極化空氣微帶耦合饋電貼片天線。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述空氣微帶耦合饋電貼片天線包括反射板1、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2、N個(gè)輻射單元3、接頭4、連接螺母和墊圈5，其特征在于，所述輻射單元3包括上層貼片6和下層貼片7，上層貼片6和下層貼片7通過介質(zhì)支柱8與反射板1相連接，接頭4與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2之間通過連接螺母和墊圈5進(jìn)行機(jī)械連接。從接頭4輸入的信號(hào)傳遞到空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2中，并沿著空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2分成若干路，每一路為一個(gè)輻射單元饋電，饋電網(wǎng)絡(luò)連接線末端折彎成Γ形，將電流耦合到下層貼片7上，下層貼片7與反射板1之間產(chǎn)生輻射，并形成定向波束，同時(shí)，上層貼片6與下層貼片7之間存在耦合作用，使得上層貼片6可進(jìn)一步展寬頻帶。本實(shí)用新型所說的N個(gè)輻射單元是指大于或等于1的整數(shù)個(gè)單元。
由于輻射單元3本身的隔離度指標(biāo)不好，因此采用了單元間對(duì)消的辦法來提高隔離度。通過采用同相饋電的單元功率之和與采用反相饋電單元功率之和相等，達(dá)到抵消耦合分量的目的。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、實(shí)現(xiàn)了基站天線的低剖面設(shè)計(jì)，有效地降低了天線厚度，減輕了天線重量，便于安裝；2、大大提高了三階互調(diào)的一次性合格率，通過同相和反相饋電并用的方式改善了輻射單元之間的隔離度，并改善了前后比等關(guān)鍵指標(biāo)；3、采用波束賦形技術(shù)改善了覆蓋小區(qū)內(nèi)的信號(hào)分布；4、節(jié)省了原料成本，縮短了裝配周期，非常適合大批量生產(chǎn)。


圖1是本實(shí)用新型天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是天線接頭與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是測(cè)試得到的天線A端口的輸入駐波曲線圖；圖5是測(cè)試得到的天線B端口的輸入駐波曲線圖；圖6是測(cè)試得到的天線兩端口間的隔離度曲線圖；圖7是測(cè)試得到的天線垂直面方向圖；圖8是測(cè)試得到的天線水平面方向圖；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本實(shí)用新型天線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中表示的為五單元結(jié)構(gòu)。該天線包括反射板1、5個(gè)貼片輻射單元3、2條空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2、連接螺母和墊圈5。輻射單元3-1到3-5由上下兩層貼片組成，上層貼片的應(yīng)用可展寬工作頻帶和提高方向性。上層貼片和下層貼片均為矩形狀。空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2末端向上折彎成Γ形，從下層貼片7的兩個(gè)角延伸到其下方位置沿對(duì)角線方向進(jìn)行耦合饋電，給同一貼片進(jìn)行饋電的兩個(gè)Γ形折彎互相垂直，從而形成了±45°雙極化的輻射單元。兩條空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)可以相同也可以不同，這完全是根據(jù)需要在設(shè)計(jì)之初確定的，而且不管采用相同的網(wǎng)絡(luò)還是不同的網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)增加加工生產(chǎn)成本。空氣微帶的饋電方式可以同時(shí)控制各個(gè)貼片單元激勵(lì)的幅度和相位，從而可以很方便地實(shí)現(xiàn)天線的電下傾和賦形設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)采用的是兩條不同的空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)貼片單元采用了等間距的排布(這樣有利于各種天線型號(hào)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一)，各個(gè)貼片單元激勵(lì)的幅度、相位各不相同。設(shè)各個(gè)貼片單元的幅度和相位依次為A1、φ1，A2、φ2，A3、φ3，A4、φ4，A5，φ5，其中3-2和3-5兩個(gè)貼片單元采用180度反向饋電，且功率之和約等于3-1、3-3、3-4三個(gè)單元的功率和。用公式表示就是φ1＝φ3＝φ4，φ2＝φ5＝φ1+180°，P2+P5＝P1+P3+P4。這樣從3-2、3-5回來的耦合信號(hào)與3-1、3-3、3-4的耦合信號(hào)相位相差180度，幅度相同，在主饋線上正好抵消，從而大大提高了兩個(gè)端口的隔離度。同時(shí)還避免了通常的波束賦形方法所帶來的增益的明顯降低，比如若利用Chebyshev分布將天線垂直面副瓣壓低到-20dB的話，增益將會(huì)下降0.4dB，而且還無(wú)法填充下零點(diǎn)。我們?cè)谟?jì)算幅度和相位分配的時(shí)候，保證在滿足優(yōu)化目標(biāo)的前提下，增益最高，這樣設(shè)計(jì)出來的天線在進(jìn)行波束賦形后，增益下降僅有0.15dB。
圖2是輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖，輻射單元包括上層貼片6和下層貼片7，空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2的連接線末端向上折起并從下層貼片7的一角延伸到其下方位置，以將電流耦合到下層貼片7上。上層貼片6和下層貼片7通過介質(zhì)支柱8固定到反射板1上，上層貼片6可以起到展寬頻帶和提高方向性的作用。為了確?？諝馕ю侂娋W(wǎng)絡(luò)2和下層貼片7之間的耦合間距，還安裝了介質(zhì)支柱9。饋電網(wǎng)絡(luò)2連接線的末端固定在介質(zhì)支柱9上，介質(zhì)支柱9的頂端與下層貼片7緊密接觸。
圖3是天線接頭4與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2連接處的結(jié)構(gòu)示意圖，整部天線只有這一處需要機(jī)械連接，通過連接螺母和墊圈5將饋電網(wǎng)絡(luò)2和接頭4連接在一起，避免了因焊接點(diǎn)過多導(dǎo)致上行信號(hào)的載噪比和誤碼率過高，從而使天線覆蓋范圍減小，一次性合格率偏低等問題。
圖4和圖5分別是該天線端口A和B的駐波測(cè)試曲線。從圖中可以看出，在寬頻帶824-960MHz內(nèi)，輸入駐波比均保持在1.3以下，說明此種結(jié)構(gòu)具有寬頻帶特性，可以有效適用于CDMA和GSM兩個(gè)頻段。
圖6是測(cè)試得到的天線兩端口間的隔離度曲線，從圖中可以看出，兩個(gè)天線端口隔離度在824-960MHz內(nèi)大于33dB，驗(yàn)證了單元間耦合對(duì)消的效果，此指標(biāo)也滿足CDMA和GSM兩個(gè)頻段的要求。
圖7是該天線的垂直面方向圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型所述天線方向圖中上副瓣均壓低到-20dB以下，下零點(diǎn)填充到-15dB以上，取得了理想的效果。
圖8是該天線的水平面方向圖，由于饋電網(wǎng)絡(luò)和貼片單元都位于反射板正面，所以該天線的前后比很好，大于30dB。
當(dāng)架設(shè)天線要求有一定下傾角的情況下，天線的上第一副瓣可能會(huì)對(duì)鄰近小區(qū)造成干擾。采用本方案設(shè)計(jì)的貼片天線能夠很方便的對(duì)天線的上旁瓣進(jìn)行抑制并對(duì)下零點(diǎn)加以填充，從而實(shí)現(xiàn)天線的賦形，有利于減少鄰近小區(qū)內(nèi)天線彼此間的干擾，提高通話質(zhì)量，優(yōu)化小區(qū)覆蓋。
權(quán)利要求1.一種空氣微帶耦合饋電貼片天線，包括反射板(1)、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)(2)、N個(gè)輻射單元(3)、接頭(4)、連接螺母和墊圈(5)，其特征在于，所述的輻射單元(3)包括上層貼片(6)和下層貼片(7)，上層貼片(6)和下層貼片(7)通過介質(zhì)支柱(8)與反射板(1)相連接，接頭(4)與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)(2)之間通過連接螺母和墊圈(5)進(jìn)行機(jī)械連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)(2)的連接線末端向上折彎成Γ形，從下層貼片(7)的兩個(gè)角延伸到其下方位置沿對(duì)角線方向進(jìn)行耦合饋電，給同一貼片進(jìn)行饋電的兩個(gè)Γ形折彎互相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于所說的N個(gè)輻射單元(3)是指大于或等于1的整數(shù)個(gè)輻射單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于，所述N個(gè)輻射單元中采用同相饋電的單元的功率之和與采用反相饋電的單元的功率之和相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣微帶耦合貼片天線，其特征在于反射板(1)上裝有保證饋電網(wǎng)絡(luò)(2)和下層貼片(7)之間的耦合間距的介質(zhì)支柱(9)，饋電網(wǎng)絡(luò)連接線的末端固定在介質(zhì)支柱(9)上，介質(zhì)支柱(9)的頂端與下層貼片(7)緊密接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于上層貼片(6)和下層貼片(7)均為矩形狀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種空氣微帶耦合饋電貼片天線。該天線包括反射板1、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2、N個(gè)輻射單元3、接頭4、連接螺母和墊圈5，其特征在于所述的輻射單元包括上層貼片6和下層貼片7，上層貼片和下層貼片通過介質(zhì)支柱8與反射板1相連接，接頭4與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2之間通過連接螺母和墊圈5進(jìn)行機(jī)械連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地降低了天線厚度，減輕了重量，大大提高了三階互調(diào)的一次合格率，成本低，改善了覆蓋小區(qū)內(nèi)的信號(hào)分布，適合大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01Q21/24GK2703335SQ20042004611
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者黃建軍, 王春華 申請(qǐng)人:摩比天線技術(shù)(深圳)有限公司