專利名稱：一種高隔離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，尤其涉及一種高隔離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，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，例如為得到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。
中國專利第02255907.8號(hào)實(shí)用新型專利公開了“一種三探針扇形波束基站用天線”，該實(shí)用新型中采用貼片代替了普通振子，有效地解決了上述問題，但是由于其饋電網(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，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，如中國專利第02255907.8號(hào)實(shí)用新型專利，這種方式的缺點(diǎn)是輻射單元間距互不相等，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)用新型的所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的基站天線的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、覆蓋范圍廣的雙極化高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線包括反射板、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、至少一個(gè)輻射單元、接頭，輻射單元包括上層貼片和下層貼片，上層貼片和下層貼片通過介質(zhì)支柱與反射板相連接，接頭與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)連接，空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)末端折起成Г形，形成Г形探針，分別對(duì)各輻射單元進(jìn)行饋電。當(dāng)饋電網(wǎng)絡(luò)的末端被饋電激勵(lì)后，將電磁波耦合到下層貼片上產(chǎn)生表面電流，下層貼片與反射板之間產(chǎn)生輻射，并形成定向波束，同時(shí)，上層貼片與下層貼片之間存在耦合作用，使得上層貼片可進(jìn)一步展寬頻帶。
所述上層貼片和下層貼片的形狀優(yōu)選為方形，也可為圓形、方形、六邊形、八邊形等其他形狀。
各輻射單元優(yōu)選為等間距排布。
空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)包括兩路，第一路饋電網(wǎng)絡(luò)向每個(gè)輻射單元伸出一個(gè)Г形探針，第二路饋電網(wǎng)絡(luò)向每一個(gè)輻射單元伸出兩個(gè)Г形探針，第二饋電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)Г形探針在同一直線上，并相對(duì)于第一路饋電網(wǎng)絡(luò)的Г形探針對(duì)稱，且第二路饋電網(wǎng)絡(luò)中給同一輻射單元饋電的微帶相差二分之一波長。
本實(shí)用新型的有益效果是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)，在不影響增益的前提下獲得了良好的雙極化波束賦形效果；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)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述

圖1是本實(shí)用新型所述天線的結(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是測試得到的駐波曲線和兩端口間的隔離度曲線圖；圖5是測試得到的天線垂直面方向圖；圖6是測試得到的天線水平面方向圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型所述天線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示的為五輻射單元結(jié)構(gòu)。該天線包括反射板1、五個(gè)貼片輻射單元3、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2、接頭4。輻射單元3包括上下兩層貼片，上層貼片6和下層貼片7均為方形，上層貼片6的應(yīng)用可展寬工作頻帶和提高方向性?？諝馕ю侂娋W(wǎng)絡(luò)2包括兩個(gè)部分，即饋電網(wǎng)絡(luò)2-1和饋電網(wǎng)絡(luò)2-2，空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2末端折起，形成Г形探針，饋電網(wǎng)絡(luò)2-1向每個(gè)輻射單元伸出一個(gè)Г形探針，饋電網(wǎng)絡(luò)2-2向每一個(gè)輻射單元伸出兩個(gè)Г形探針，兩個(gè)Г形探針在同一直線上，并且饋電網(wǎng)絡(luò)2-2兩個(gè)Г形探針相對(duì)于饋電網(wǎng)絡(luò)2-1的Г形探針對(duì)稱，且饋電網(wǎng)絡(luò)2-2給同一輻射單元饋電的兩Г形探針末端相位相差180°。由于兩路網(wǎng)絡(luò)Г形探針?biāo)谥本€互相垂直，在本實(shí)施例中分別沿輻射單元的兩個(gè)對(duì)角線進(jìn)行耦合饋電，因此形成了±45°雙極化的輻射?？諝馕У酿侂姺绞娇梢酝瑫r(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)。
為了提高天線的隔離度，本實(shí)用新型所述天線采用了一種單元內(nèi)對(duì)消的結(jié)構(gòu)。如上所述，空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)2包括兩個(gè)部分，即饋電網(wǎng)絡(luò)2-1和饋電網(wǎng)絡(luò)2-2，給每個(gè)輻射單元饋電的三個(gè)Г形探針分別屬于饋電網(wǎng)絡(luò)2-1和饋電網(wǎng)絡(luò)2-2，饋電網(wǎng)絡(luò)2-2中的兩個(gè)Г形探針在同一直線上并相對(duì)于饋電網(wǎng)絡(luò)2-1的Г形探針對(duì)稱，且饋電網(wǎng)絡(luò)2-2中給同一輻射單元饋電的微帶長度相差二分之一波長，這樣，饋電網(wǎng)絡(luò)2-2中當(dāng)信號(hào)到達(dá)饋電網(wǎng)絡(luò)末端，即Г形探針部分時(shí)，給同一輻射單元饋電的Г形探針中的信號(hào)相位相差180°。在這一前提下，天線的高隔離度是這樣實(shí)現(xiàn)的給同一輻射單元饋電的三個(gè)Г形探針中，當(dāng)饋電網(wǎng)絡(luò)2-1中Г形探針中的信號(hào)有分量耦合到饋電網(wǎng)絡(luò)2-2中的兩個(gè)Г形探針時(shí)，由于這兩個(gè)Г形探針到其匯合的T形節(jié)點(diǎn)之間的微帶長度相差二分之一波長，由2-1中Г形探針耦合過來的分量相位到達(dá)T形結(jié)時(shí)相差180°，恰好相互抵消，防止了隔離度的降低；經(jīng)饋電網(wǎng)絡(luò)2-2輸入的信號(hào)給各輻射單元饋電時(shí)，經(jīng)T形結(jié)分開后最后抵Г形探針末端時(shí)，相位相差180°，這樣，即使這兩個(gè)Г形探針中的信號(hào)分量耦合到饋電網(wǎng)絡(luò)2-1的探針中，也會(huì)因相位相反而抵消，防止隔離度降低。
本實(shí)用新型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。這樣就可以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，而且還無法填充下零點(diǎn)。在計(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。
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，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，整部天線只有這一處需要機(jī)械連接，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得以解決。
圖4是測試得到的駐波曲線和天線兩端口間的隔離度曲線，從圖中可以看出，在寬頻段824-960MHz天線的輸入駐波均在1.3以下，兩個(gè)天線端口隔離度在824-960MHz內(nèi)大于35dB，驗(yàn)證了單元內(nèi)部反相對(duì)消的效果，此指標(biāo)也滿足CDMA和GSM兩個(gè)頻段的要求。
圖5是該天線的垂直面方向圖，從圖中可以看出，本實(shí)用新型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6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1.一種高隔離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)、至少一個(gè)輻射單元(3)、接頭(4)，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)連接，所述空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)(2)末端折起成Γ形，形成Γ型探針，分別對(duì)各輻射單元(3)進(jìn)行饋電。
2.如權(quán)利要求1所述的高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于所述空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)包括兩路(2-1和2-2)，第一路饋電網(wǎng)絡(luò)(2-1)向每一個(gè)輻射單元(3)伸出一個(gè)Γ型探針，第二路饋電網(wǎng)絡(luò)(2-2)向每一個(gè)輻射單元(3)伸出兩個(gè)Γ型探針，第二路饋電網(wǎng)絡(luò)(2-2)兩個(gè)Γ形探針在同一直線上，并相對(duì)于第一路饋電網(wǎng)絡(luò)(2-1)的Γ型探針對(duì)稱，且第二路饋電網(wǎng)絡(luò)(2-2)中給同一輻射單元饋電的微帶相差二分之一波長。
3.如權(quán)利要求1所述的高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于所述各輻射單元等間距排布。
4.如權(quán)利要求1所述的高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線，其特征在于所述上層貼片(6)和下層貼片(7)均為方形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高隔離空氣微帶耦合饋電貼片天線，包括反射板、空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、至少一個(gè)輻射單元、接頭，輻射單元包括上層貼片和下層貼片，上層貼片和下層貼片通過介質(zhì)支柱與反射板相連接，接頭與空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)連接，空氣微帶饋電網(wǎng)絡(luò)末端折起成Γ形，形成Γ形探針，分別對(duì)各輻射單元進(jìn)行饋電。本實(shí)用新型實(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，大大提高了三階互調(diào)的一次性合格率，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)，獲得了良好的雙極化波束賦形效果，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，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)。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK2758997SQ20042010344
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者王春華, 阮良莉 申請(qǐng)人:摩比天線技術(shù)(深圳)有限公司