專利名稱：雙極化寬頻輻射單元及陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極化寬頻輻射單元及由雙極化寬頻輻射單元構(gòu)成的陣列天線。
技術(shù)背景隨著移動通信的迅猛發(fā)展，新一代LTE (Long Term Evolution ；LTE)與WiMAX的4G 行動移動無線寬帶技術(shù)，隨著通訊技術(shù)變革新浪潮不斷推進。在新一代移動通信體制下，多系統(tǒng)多體制是并存的。未來4G技術(shù)還在向LTE、WimaX、Wlan等頻段和體制發(fā)展。這些都要求天線是多系統(tǒng)共用的，以節(jié)省基站的站址安裝資源，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。寬頻天線單元的研制是基站天線設(shè)計的基礎(chǔ)。市場需求一種頻率為1710ΜΗζ4690ΜΗζ的天線，帶寬為44. 5 %，要求全頻段駐波比小于1.4，兩端口隔離度要求大于30。這種寬帶天線比常規(guī)的各種基站天線的帶寬都要寬，而且天線的駐波比要求也極為嚴格，所以在設(shè)計難度上提出了很高的挑戰(zhàn)。陣列天線的輻射單元很大程度上決定了天線的多項性能，一個成熟的單元設(shè)計不但要求電磁特性良好，如滿足帶寬特性，輻射效率高，而且要求結(jié)構(gòu)合理，易于加工與安裝； 單元選擇合理不僅能夠提高天線的電性能指標，還利于波瓣賦形的實現(xiàn)。邊界條件對雙極化天線的波束收斂性、隔離度有著決定性的作用。雙極化輻射單元還要求具有良好的交叉極化性能，兩個極化之間的隔離度也提出了很高的要求。所以在設(shè)計出高性能輻射單元的前提下，對邊界條件的選擇也是一個重要課題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、頻帶寬、隔離度高的雙極化寬頻輻射單元及由雙極化寬頻輻射單元構(gòu)成的陣列天線。為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種雙極化寬頻輻射單元，包括金屬反射板、安裝在金屬反射板上的不平衡-平衡饋電連接器、與不平衡-平衡饋電連接器連接的連接元件及安裝在不平衡-平衡饋電連接器頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂，所述兩對圓弧狀輻射單元臂位于同一個平面內(nèi)。本發(fā)明同時公開了一種由前述雙極化寬頻輻射單元組成的陣列天線?！N陣列天線，包括殼體及安裝在殼體內(nèi)的多個雙極化寬頻輻射單元，所述殼體具有底板及從底板的縱向兩邊彎折形成的一對側(cè)板，所述多個雙極化寬頻輻射單元安裝在所述其中一個側(cè)板上。所述雙極化寬頻輻射單元包括金屬反射板、安裝在金屬反射板上的不平衡-平衡饋電連接器、與不平衡-平衡饋電連接器連接的連接元件及安裝在不平衡-平衡饋電連接器頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂，所述兩對圓弧狀輻射單元臂位于同一個平面內(nèi)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點能夠獲得良好的端口隔離特性和良好的交叉極化鑒別率，并且具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和高性能的優(yōu)點，且易于制造，成本低和裝配安裝方便。

圖1為本發(fā)明雙極化寬頻輻射單元的立體圖；圖2為本發(fā)明雙極化寬頻輻射單元的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明雙極化寬頻輻射單元從頂部觀察的立體圖；圖4為本發(fā)明雙極化寬頻輻射單元的俯視圖；圖5為根據(jù)圖1-4所示的雙極化寬頻輻射單元構(gòu)成的陣列天線的立體結(jié)構(gòu)圖；圖6展示了本發(fā)明陣列天線的-45°極化端口電壓駐波比圖形；圖7展示了本發(fā)明陣列天線的+45°極化端口電壓駐波比圖形；圖8展示了本發(fā)明陣列天線的兩個極化之間的隔離度圖形；
具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明圖1-4展示了本發(fā)明提供的雙極化寬頻輻射單元100的詳細結(jié)構(gòu)，所示雙極化寬頻輻射單元100用于作為雙極化陣列天線的組成單元。該雙極化寬頻輻射單元100包括金屬反射板10、安裝在金屬反射板10上的不平衡-平衡饋電連接器20、與不平衡-平衡饋電連接器20連接的連接元件30及安裝在不平衡-平衡饋電連接器20頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂40。不平衡-平衡饋電連接器20具有外導體22，并且所述外導體22安裝在金屬反射板10上。所述外導體22在對輻射單元臂40饋電的同時，支撐并電連接輻射單元臂40。所述不平衡-平衡饋電連接器20的底端設(shè)有用于焊接電纜的焊片對，所述焊片M并穿過金屬反射板10，以便連接陣列網(wǎng)絡(luò)。所述兩對圓弧狀輻射單元臂40位于同一個平面內(nèi)，并且所述每個輻射單元臂40 與所述金屬反射板10之間的高度為中心工作頻率波長的四分之所述每個圓弧狀輻射單元臂40為圓弧片狀實心結(jié)構(gòu)，并且輻射單元臂40的臂寬由寬到窄地伸延到不平衡-平衡饋電連接器20的外導體22上，并且與所述外導體22電性連接。同時，所述兩對圓弧狀輻射單元臂40中任何不相鄰的兩個圓弧狀輻射單元臂40 圍繞所述不平衡-平衡饋電連接器20的中心呈中心對稱分布，并且所述兩個不相鄰的輻射單元臂40組成輻射對稱振子，作為微波能量輻射的主要部件。所述輻射單元臂40的圓弧面積為工作頻段中心工作頻率的0. 48X0. 48倍波長。優(yōu)選地，所述每個輻射單元臂40的表面上形成至少一條防滑紋路42。所述連接元件30包括多個饋電片36、安裝在每個饋電片36上的卡盤34及設(shè)置在多個饋電片36之間的固定塊32。饋電片36為Γ形狀，其包括水平部362及與水平部362 連接的垂直部364。所述卡盤34安裝在垂直部364上。饋電片36對整體輻射單元100進行耦合饋電，從而實現(xiàn)從不平衡饋電(如同軸饋電)到平衡饋電的轉(zhuǎn)換，并通過饋電片36 的不同寬度來完成阻抗匹配的變換。通過固定塊32及安裝在饋電片36的垂直部364上的卡盤34將所述饋電片36固定在不平衡-平衡饋電連接器20上。
參考圖5-8，根據(jù)本發(fā)明的陣列天線200包括殼體300及安裝在殼體300內(nèi)的多個雙極化寬頻輻射單元100。殼體300具有底板302及從底板302的縱向兩邊彎折形成的一對側(cè)板304。所述多個雙極化寬頻輻射單元100安裝在所述其中一個側(cè)板304上。所述每個雙極化寬頻輻射單元100上橫向安裝有橫隔板306。優(yōu)選地，在相鄰的兩個橫隔板306 之間安裝縱隔板308。進一步優(yōu)選地，在與所述殼體300上靠近中間位置的一個雙極化寬頻輻射單元100連接的橫隔板306上傾斜安裝一片兩端傾斜的隔條301，通過設(shè)置在該斜隔條 301下方的橫隔板306上的塑料柱體303及螺釘305而將隔條301固定。這樣可以在不影響方向圖性能的情況下，提高陣列天線200的兩極化之間的隔離度。參考圖6-8，由本發(fā)明的雙極化輻射單元100構(gòu)成的陣列天線200，全頻段具有良好的方向圖。1710 ^90MHz頻段，電壓駐波比小于1. 4，隔離度大于30dB，6單元實測增益在15dBi到16dBi之間。水平面3dB波束寬度為60度到71度，主軸交叉極化比大于18dB， 在士60度交叉極化比大于10dB。環(huán)境試驗合格，能夠很好地滿足移動通信系統(tǒng)的要求。容易看出，按照本發(fā)明制造的該天線將具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和高性能的優(yōu)點，且易于制造，方便安裝使用。而且與當前同類產(chǎn)品的主要形式相比，本發(fā)明帶寬，交叉極化比和隔離度性能好的特點。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但并不僅僅受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙極化寬頻輻射單元，其特征在于包括金屬反射板、安裝在金屬反射板上的不平衡-平衡饋電連接器、與不平衡-平衡饋電連接器連接的連接元件及安裝在不平衡-平衡饋電連接器頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂，所述兩對圓弧狀輻射單元臂位于同一個平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述不平衡-平衡饋電連接器具有外導體，并且所述外導體安裝在金屬反射板上，所述外導體在對輻射單元臂饋電的同時，支撐并電連接輻射單元臂，所述不平衡-平衡饋電連接器的底端設(shè)有用于焊接電纜的焊片，焊片穿過金屬反射板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述每個圓弧狀輻射單元臂為圓弧片狀實心結(jié)構(gòu)，并且輻射單元臂的臂寬由寬到窄地伸延到不平衡-平衡饋電連接器的外導體上，并且與所述外導體電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述兩對圓弧狀輻射單元臂中任何不相鄰的兩個圓弧狀輻射單元臂圍繞所述不平衡-平衡饋電連接器的中心呈中心對稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述每個輻射單元臂的表面上形成至少一條防滑紋路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述連接元件包括多個饋電片、安裝在每個饋電片上的卡盤及設(shè)置在多個饋電片之間的固定塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極化寬頻輻射單元，其特征在于所述饋電片為Γ形狀， 其包括水平部及與水平部連接的垂直部；所述卡盤安裝在垂直部上；通過固定塊及安裝在饋電片的垂直部上的卡盤將所述饋電片固定在不平衡-平衡饋電連接器上。
8.—種陣列天線，包括殼體及安裝在殼體內(nèi)的多個雙極化寬頻輻射單元，所述殼體具有底板及從底板的縱向兩邊彎折形成的一對側(cè)板，所述多個雙極化寬頻輻射單元安裝在所述其中一個側(cè)板上，其特征在于所述雙極化寬頻輻射單元包括金屬反射板、安裝在金屬反射板上的不平衡-平衡饋電連接器、與不平衡-平衡饋電連接器連接的連接元件及安裝在不平衡-平衡饋電連接器頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂，所述兩對圓弧狀輻射單元臂位于同一個平面內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陣列天線，其特征在于所述每個雙極化寬頻輻射單元上橫向安裝有橫隔板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列天線，其特征在于相鄰的兩個橫隔板之間安裝縱隔板。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的陣列天線，其特征在于在與所述殼體上靠近中間位置的二個雙極化寬頻輻射單元之間的橫隔板上安裝一片兩端傾斜的隔條，通過設(shè)置在該片斜隔條下方的橫隔板上的柱體及螺釘而將隔條固定。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙極化寬頻輻射單元，包括金屬反射板、安裝在金屬反射板上的不平衡-平衡饋電連接器、與不平衡-平衡饋電連接器連接的連接元件及安裝在不平衡-平衡饋電連接器頂部的兩對圓弧狀輻射單元臂，所述兩對圓弧狀輻射單元臂位于同一個平面內(nèi)。本發(fā)明同時公開了一種由前述雙極化寬頻輻射單元組成的陣列天線。根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得良好的端口隔離特性和良好的交叉極化鑒別率，并且具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和高性能的優(yōu)點，且易于制造，成本低和裝配安裝方便。
文檔編號H01Q21/24GK102157783SQ20111006448
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者張趁意, 程茂林, 黃定邦 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司