專利名稱：：適于基站天線使用的寬帶雙極化天饋單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及天線技術(shù)，具體說是一種寬帶雙極化基本天饋單元，可用于制作移動通信基站天線。
背景技術(shù)：
：隨著世界各國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市密集的高大建筑群如雨后春箅高高豎起，使移動通信電波的傳播環(huán)境變得愈來愈惡劣，為了克服多徑效應(yīng)對移動通訊造成的信號衰落，采用由兩個(gè)相同天線組成的空間分集是一種有效解決方案。但隨著多種通信業(yè)務(wù)的增加和居民健康意識的不斷增強(qiáng)，在城市越來越難找到利用空間分集安裝兩個(gè)天線的位置，迫使人們必須減少天線數(shù)量和安裝空間，于是就出現(xiàn)了將兩個(gè)正交隔離的線極化天線組合在一起，構(gòu)成利用極化分集改善多徑效應(yīng)造成信號衰落的雙極化天線。目前基站使用的寬帶低成本天線主要是用單極化天線，這種單極化天線采用微帶線饋電的對稱振子，且饋電導(dǎo)帶位于兼作對稱振子輻射臂支撐結(jié)構(gòu)的帶狀線的中心。為了實(shí)現(xiàn)雙極化基本天饋單元，只能把這種寬帶低成本天饋單元排成T型和菱形，構(gòu)成寬帶低成本T型和菱形雙極化基本天饋單元。例如把它們安裝在寬度較窄的U形接地板上，就可構(gòu)成水平面半功率波束寬度HPBWh二65。的雙極化板狀天線。例如采用專利申請?zhí)枮?00710017809.5的天饋單元就很容易構(gòu)成水平面半功率波束寬度HPBWH=65°的雙極化板狀天線，但要采用這種天饋單元要構(gòu)成水平面半功率波束寬度HPBWH二90。的雙極化板狀天線，就必須加寬U型接地板的寬度，這樣不僅增加了天線成本，而且也使天線的重量增加?，F(xiàn)有十字型雙極化基站天線陣所用的U型對稱振子又由于使用同軸線饋電，使天線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，特別是存在頻帶窄，隔離度及無源三階互調(diào)難達(dá)標(biāo)的缺點(diǎn)。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、重量輕，適于基站天線使用的寬帶雙極化天饋單元，以方便實(shí)現(xiàn)天線的隔離度和無源三階互調(diào)，提到天線性能。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)理論和仿真分析，若要在窄底板上構(gòu)成水平面半功率波束寬度HPBWH=90°的雙極化基站天線，需要用十字型雙極化天饋單元。本發(fā)明的技術(shù)方案是對原來申請人發(fā)明的用帶狀線饋電的寬帶低成本對稱振子的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，構(gòu)成十字型寬帶雙極化天饋單元，用它既可以構(gòu)成水平面半功率波束寬度HPBWH=90°的雙極化陣列天線，也可以構(gòu)成HPBWH=65°的雙極化陣列天線。該寬帶雙極化天饋單元包括振子、支撐板、接地板，其中振子采用兩個(gè)由彎曲帶狀線饋電的對稱振子，該兩個(gè)對稱振子按照十字形結(jié)構(gòu)排列固定在接地板上，該兩個(gè)彎曲帶狀線的導(dǎo)帶偏置于各自對稱振子輻射臂的中心點(diǎn)，并分別固定在距離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的兩個(gè)輻射臂上。所述的兩個(gè)彎曲帶狀線在通過各自對稱振子輻射臂中心點(diǎn)處的位置為高低錯(cuò)位。所述的對稱振子的輻射臂寬度W1與支撐板的寬度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。所述的彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3分別小于支撐板的寬度W2和輻射臂的寬度W1，即W3〈W1，W3〈W2。所述距離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的輻射臂距離W6是對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4的11/12，即W6二l雨4/12。所述的十字形結(jié)構(gòu)的角平分線上設(shè)有隔離金屬片，該隔離金屬片固定在接地板上。所述的彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3，支撐板的寬度W2，輻射臂寬度Wl，對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4及輻射臂距離中心點(diǎn)的距離W5、W6均為可調(diào)。本發(fā)明由于采用將帶狀線的導(dǎo)帶偏置于各自對稱振子輻射臂的中心點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，可避免加寬U型接地板寬度增加成本的問題；同時(shí)由于在十字形結(jié)構(gòu)的角平分線上附加了隔離金屬片，進(jìn)一步提高±45°線極化天線端口之間的隔離度；此外由于帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3，支撐板的寬度W2，輻射臂寬度Wl，對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4及輻射臂距離中心點(diǎn)的距離W5、W6均為可調(diào)，故可很容易實(shí)現(xiàn)寬帶阻抗匹配。仿真和實(shí)測結(jié)果表明本發(fā)明的寬帶低成本基站天線使用的十字型雙極化天饋單元，在806-960MHz頻段內(nèi)，即在17.4%的相對帶寬內(nèi)，實(shí)測±45°雙端口天線之間的隔離度達(dá)到30dB，每個(gè)端口的電壓駐波比VSWRC5，增益G二8-9dBi，HPBWH=68°70。，調(diào)整U型接地板的尺寸，也可以得到其它水平面半功率波束寬度。用本發(fā)明的天饋單元制作基站天線具有成本低、重量輕、頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，既可構(gòu)成HPBWH=65°的雙極化板狀天線，也構(gòu)成HPBW^90。的雙極化板狀天線。本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，參照附圖進(jìn)一步作如下說明。圖1是本發(fā)明雙極化天饋單元的立體示意圖；圖2是本發(fā)明雙極化天饋單元的頂視圖3是本發(fā)明雙極化天饋單元在806-960MHz頻段實(shí)測的端口VSWR及隔離度曲線圖4是本發(fā)明雙極化天饋單元中，-45°極化在f二806MHz實(shí)測的水平和垂直面方向圖5是本發(fā)明雙極化天饋單元中，+45°極化在f二890MHZ實(shí)測的水平和垂直面方向圖；圖6是本發(fā)明雙極化天饋單元中，-45°極化在f=960MHZ實(shí)測的水平和垂直面方向圖。具體實(shí)施例方式參看圖1和圖2，本發(fā)明包括一對對稱振子1、饋電網(wǎng)絡(luò)2，U型接地板3。該一對對稱振子的輻射臂6、7和4、5按十字型結(jié)構(gòu)排列，四個(gè)輻射臂分別垂直連接金屬支撐板8、9和10、11，四個(gè)金屬支撐板的下端分別帶有安裝板18、19和20、21，安裝板18、19和20、21上均開有安裝孔22，十字型輻射臂6、7和4、5分別通過兩個(gè)安裝孔22拉鉚固定在U型接地板3上，與接地板軸線成±45°。該饋電網(wǎng)絡(luò)2由兩個(gè)帶狀線12、13組成，帶狀線12的上端導(dǎo)帶14彎曲，并偏置于對稱振子輻射臂6和7的中心點(diǎn)，固定在偏離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)距離的輻射臂7上，帶狀線13的上端導(dǎo)帶16彎曲，并偏置對稱振子輻射臂4和5的中心點(diǎn)，固定在偏離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)距離的輻射臂4上。固定時(shí)，導(dǎo)帶14和16不僅要水平交叉彎折，而且在通過各自對稱振子輻射臂中心點(diǎn)處的位置要高低錯(cuò)位，以免短路，即導(dǎo)帶16要高出導(dǎo)帶14的位置，再分別在輻射臂4的固定點(diǎn)17和輻射臂7的固定點(diǎn)15處拉鉚連接；導(dǎo)帶14、16的下端23、25分別通過U型接地板3上的小孔24、26與同軸線的內(nèi)導(dǎo)線或微帶線的帶線相連，完成傳輸線一帶狀線給兩稱振子的平衡饋電任務(wù)，圖中未畫出同軸線或帶狀線。兩個(gè)對稱輻射臂4、5和6、7的寬度均為W1，支撐它們的金屬板8、9和10、11的寬度均為W2，導(dǎo)帶i4、16的寬度均為W3。對稱振子的輻射臂寬度W1與支撐板的寬度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3既小于支撐板的寬度W2，也小于輻射臂的寬度Wl，即W3〈W1，W3〈W2。導(dǎo)帶偏離對稱振子輻射臂中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的輻射臂距離為W6，導(dǎo)帶偏離對稱振子輻射臂中心點(diǎn)較近的輻射臂距離為W5，對稱振子兩個(gè)輻射臂的間距為W4，該W6是對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4的11/12，即W6二1WW4/12。為了實(shí)現(xiàn)各端口的阻抗匹配，該彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3，支撐板的寬度W2，輻射臂寬度W1，對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4及輻射臂距離中心點(diǎn)的距離W5、W6均為可調(diào)。為了實(shí)現(xiàn)最好的端口隔離度，在十字形結(jié)構(gòu)的角平分線上設(shè)有隔離金屬片27，該隔離金屬片通過安裝孔22固定在U型接地板3上。金屬片27的寬度、高度、距離十字型對稱振子的位置均為可調(diào)。本發(fā)明上述的十字型雙極化天饋單元均用鋁材制造。參見圖3，是本發(fā)明十字型雙極化基本天饋單元分別在±45°端口的實(shí)測VSWR頻率特性曲線。由圖3看出，在806—960MHz頻段，即在17.4%的相對帶寬內(nèi)，在±45°端口，VSWR《1.5，端口間的隔離度大于30dB。參見圖4、圖5、圖6，分別給出了f二806MHz，8彌Hz，960MHz實(shí)測的一個(gè)端口的水平面和垂直面方向圖，由于兩個(gè)端口的方向圖基本相同，所以只給出一個(gè)端口的方向圖，具體半功率波束寬度如下表<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由實(shí)測方向圖4、圖5、圖6可以看出，在806—960MHz的高，低，中三個(gè)頻率上滿足基站天線所規(guī)定的HPBWH=65°±6°的要求。權(quán)利要求1.一種適于基站天線使用的寬帶雙極化天饋單元，包括振子、支撐板、接地板，其特征在于振子采用兩個(gè)由彎曲帶狀線饋電的對稱振子(1)，該兩個(gè)對稱振子按照十字形結(jié)構(gòu)排列固定在接地板(3)上，該兩個(gè)彎曲帶狀線的導(dǎo)帶(14)和(16)偏置于各自對稱振子輻射臂的中心點(diǎn)，并分別固定在偏離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的兩個(gè)輻射臂(7)和(4)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天饋單元，其特征在于兩個(gè)彎曲帶狀線的導(dǎo)帶(14)和(16)在通過各自對稱振子輻射臂中心點(diǎn)處的位置為高低錯(cuò)位。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天饋單元，其特征在于對稱振子的輻射臂寬度Wl與支撐板的寬度W2相等或者不等，即W1二W2或W1^W2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化基本天饋單元,其特征在于彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3分別小于支撐板的寬度W2和輻射臂的寬度Wl，即W3〈W1，W3〈W2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天饋單元,其特征在于偏離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的輻射臂的距離W6是對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4的11/12，即W6=11*W4/12。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化天饋單元，其特征在于兩個(gè)對稱振子的十字形角平分線上設(shè)有隔離金屬片(27)，該隔離金屬片固定在接地板(3)上。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的雙極化天饋單元，其特征在于彎曲帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3，支撐板的寬度W2，輻射臂寬度W1，對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4及輻射臂距離中心點(diǎn)的距離W5、W6均為可調(diào)。8.根據(jù)權(quán)利要6所述的雙極化基本天饋單元，其特征在于金屬片(27)的寬度、高度、距離十字型對稱振子的位置均為可調(diào)。全文摘要本發(fā)明提供了一種雙極化寬帶天饋單元。該天饋單元將兩個(gè)用帶狀線饋電的對稱振子組成十字型結(jié)構(gòu)，固定在接地板上，并在與該接地板軸線成±45°的角平分線的位置處固定有隔離金屬片(27)；該兩個(gè)帶狀線的上端導(dǎo)帶(14)和(16)彎曲，偏置于各自對稱振子輻射臂的中心點(diǎn)，并在各自對稱振子輻射臂中心點(diǎn)處的位置為高低錯(cuò)位通過，分別固定在偏離中心點(diǎn)較遠(yuǎn)距離的兩個(gè)輻射臂(7)和(4)上，該帶狀線導(dǎo)帶的寬度W3，支撐板的寬度W2，輻射臂寬度W1，對稱振子兩個(gè)輻射臂間距W4、輻射臂距離中心點(diǎn)的距離W5、W6以及金屬片(27)的高度、寬度、位置均為可調(diào)。本發(fā)明具有頻帶寬、隔離度能達(dá)到30dB的優(yōu)點(diǎn)，可構(gòu)成雙頻、三頻基站天線使用的HPBW_H＝65°和HPBW_H＝90°的雙極化陣列天線。文檔編號H01Q21/24GK101197470SQ20071018858公開日2008年6月11日申請日期2007年12月12日優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日發(fā)明者俱新德,劉軍州,張培團(tuán),徐會清,肖良勇,趙玉軍申請人:西安海天天線科技股份有限公司