寬帶雙極化天線的制作方法
【專利摘要】一種寬帶雙極化天線，包括：饋電板、介質(zhì)板、輻射板、引向器，輻射板包括正交的±45°極化振子，每個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板，饋電板包括第一子饋電板和第二子饋電板，介質(zhì)板通過(guò)同軸饋線支撐在反射板上，饋電板和輻射板分別印制在介質(zhì)板的上層和下層，饋電板的子饋電板分別與同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體連接，第一子饋電板與+45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，第二子饋電板與-45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，同軸饋線的外導(dǎo)體分別與另兩個(gè)子輻射板連接進(jìn)行饋電，引向器設(shè)置在饋電板上方，饋電板和輻射板分別控制高頻諧振點(diǎn)和低頻諧振點(diǎn)，引向器控制高頻輻射方向圖。本發(fā)明方案提高了寬帶匹配性。
【專利說(shuō)明】寬帶雙極化天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種寬帶雙極化天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)通信的要求越來(lái)越高，大量的增加移動(dòng)通信設(shè)備的數(shù)量，如增加了基站天線的數(shù)量，這樣便增加了設(shè)備的安裝、維護(hù)工程量，同時(shí)增加了各大運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)2G、3G、LTE以及即將發(fā)展起來(lái)的4G，工作頻率覆蓋要求覆蓋 GSM1710/1800/UMTS/LTE2300/2500(1710 ?2690MHz)。
[0003]為滿足當(dāng)前無(wú)線通信發(fā)展需要背景下，各種結(jié)構(gòu)的寬帶雙極化基站天線單元被研究。與此同時(shí)，不但對(duì)基站天線的阻抗帶寬、方向圖穩(wěn)定性、增益穩(wěn)定性以及隔離度等提出了新的要求，要求單元天線在帶寬內(nèi)的半功率波瓣寬度保持在65±5°內(nèi)，增益大于
8.5dBi ;另外，對(duì)基站天線的結(jié)構(gòu)，造價(jià)，安裝難度也提出了一定要求。
[0004]傳統(tǒng)技術(shù)中采用一體化鑄件結(jié)構(gòu)的天線單元振子設(shè)計(jì)，通過(guò)主次輻射體帶寬達(dá)到
1.7GHZ-2.7GHZ。采用金屬鉤饋電，輻射部分由主輻射片和副輻射片組成。在寬帶匹配技術(shù)上鑄件結(jié)構(gòu)天線需通過(guò)結(jié)構(gòu)和饋電部件調(diào)節(jié)，匹配較為麻煩。另一種技術(shù)提出了一種十字微帶結(jié)構(gòu)輻射單元，用于TD-LTE室內(nèi)覆蓋寬帶雙極化天線。雙極化振子單元采用十字交叉微帶結(jié)構(gòu)，該十字交叉微帶結(jié)構(gòu)是在雙面覆銅板的上下兩層都印有垂直正交的+45度和-45度兩個(gè)極化振子。輻射板采用正方形管狀結(jié)構(gòu)，輻射板的四個(gè)面板上各平行固定有一個(gè)雙極化振子單元，構(gòu)成環(huán)形平面陣列結(jié)構(gòu)；饋電網(wǎng)絡(luò)屏蔽在輻射板的管腔內(nèi)，饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口與每個(gè)雙極化振子單元相連，輸入端口通過(guò)50歐的同軸電纜頭固定在背板上。對(duì)于該印刷結(jié)構(gòu)的天線，缺少獨(dú)立設(shè)計(jì)的饋電板，匹配也不容易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對(duì)寬帶匹配性差的問(wèn)題，提供一種寬帶雙極化天線。
[0006]一種寬帶雙極化天線，包括:饋電板、介質(zhì)板、輻射板、引向器，所述輻射板包括正交的+45°極化振子和-45°極化振子，每個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板，所述饋電板包括第一子饋電板和第二子饋電板，
[0007]所述介質(zhì)板通過(guò)同軸饋線支撐在反射板上，饋電板印制在介質(zhì)板的上層，輻射板印制在介質(zhì)板的下層，饋電板的子饋電板分別與同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體連接，第一子饋電板與+45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，第二子饋電板與-45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，所述同軸饋線的外導(dǎo)體分別與+45°極化振子的另一個(gè)子輻射板和-45 °極化振子的另一個(gè)子輻射板連接進(jìn)行饋電，所述引向器設(shè)置在饋電板上方，
[0008]所述饋電板用于控制高頻諧振點(diǎn)，所述輻射板用于控制低頻諧振點(diǎn)，所述引向器用于控制高頻輻射方向圖。
[0009]上述寬帶雙極化天線，包括:饋電板、介質(zhì)板、輻射板、反射板、引向器，所述輻射板包括正交的+45°極化振子和-45°極化振子，每個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板，所述饋電板包括第一子饋電板和第二子饋電板，通過(guò)將饋電板印制在介質(zhì)板的上層，輻射板印制在介質(zhì)板的下層，上層與同軸饋線內(nèi)導(dǎo)體相連，即第一子饋電板與+45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，第二子饋電板與-45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，同軸饋線外導(dǎo)體連接另外兩個(gè)子輻射板，實(shí)現(xiàn)巴倫平衡，從而實(shí)現(xiàn)饋電板控制高頻諧振點(diǎn)，輻射板控制低頻諧振點(diǎn)，提高了寬帶匹配性。另外，采用引向器，優(yōu)化控制高頻方向圖，實(shí)現(xiàn)寬帶方向圖穩(wěn)定。并且采用介質(zhì)板印刷結(jié)構(gòu)，成本低廉，質(zhì)量輕便，加工安裝簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明寬帶雙極化天線實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明寬帶雙極化天線中輻射板實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明寬帶雙極化天線中輻射板實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明寬帶雙極化天線中饋電板實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明寬帶雙極化天線具體運(yùn)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下針對(duì)本發(fā)明寬帶雙極化天線的各實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明寬帶雙極化天線實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:輻射板120(由于輻射板在介質(zhì)板下方，所以圖1中沒(méi)有示出具體結(jié)構(gòu))、介質(zhì)板130、饋電板140、引向器150，輻射板包括正交的+45°極化振子和-45°極化振子，每個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板，饋電板包括第一子饋電板和第二子饋電板。這里正交的+45°極化振子和-45°極化振子是指+45°極化振子和-45°極化振子呈十字型結(jié)構(gòu)，即相鄰子輻射板的對(duì)稱線相互垂直。其中，每個(gè)輻射板的圖形都可以是關(guān)于各自對(duì)稱線對(duì)稱的圖形。
[0017]介質(zhì)板通過(guò)同軸饋線161和162支撐在反射板110上，饋電板印制在介質(zhì)板的上層，輻射板印制在介質(zhì)板的下層，饋電板的子饋電板分別與同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體連接，第一子饋電板與+45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，第二子饋電板與-45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，同軸饋線的外導(dǎo)體分別與+45°極化振子的另一個(gè)子輻射板和-45°極化振子的另一個(gè)子輻射板連接進(jìn)行饋電，引向器設(shè)置在饋電板上方。
[0018]其中，介質(zhì)板可以是通過(guò)同軸饋線支撐在反射板上，也可以是通過(guò)支撐架支撐在反射板上。介質(zhì)板和反射板平行設(shè)置。同軸饋線一般包括兩條，即第一同軸饋線和第二同軸饋線。每根同軸饋線包括同軸饋線內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體。同軸線內(nèi)導(dǎo)體連接上層饋電板，上層饋電板通過(guò)耦合饋電實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)極化方向饋電，比如可以采用過(guò)孔方式與下層金屬傳輸線連接，實(shí)現(xiàn)±45°交叉饋電，所以可以將饋電板統(tǒng)一放置于上層，由上耦合到下層。同軸線外導(dǎo)體連接輻射板的另兩塊子輻射板，進(jìn)行直接饋電。
[0019]饋電板用于控制高頻諧振點(diǎn)，輻射板用于控制低頻諧振點(diǎn)，引向器用于控制高頻輻射方向圖。通過(guò)設(shè)置引向器，可以控制高頻方向圖，實(shí)現(xiàn)寬帶方向圖穩(wěn)定。
[0020]本實(shí)施例采用一種耦合饋電結(jié)構(gòu)，輻射板印于下層，饋電板印于上層，上層與同軸內(nèi)芯相連，通過(guò)耦合饋電給對(duì)應(yīng)下層輻射片；另外，外同軸連接另外輻射片，實(shí)現(xiàn)巴倫平衡；采用引向器，優(yōu)化控制高頻方向圖，實(shí)現(xiàn)寬帶方向圖穩(wěn)定。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中,還可以包括反射板110。介質(zhì)板和反射板平行設(shè)置。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，+45°極化振子包括第一子輻射板210和第三子輻射板230，-45°極化振子包括第二子輻射板220和第四子輻射板240，每個(gè)子輻射板均設(shè)有兩條斜邊，相鄰子輻射板的斜邊相吻合且相鄰斜邊存在間隙250，每個(gè)子輻射板兩條斜邊的延長(zhǎng)線相互垂直。其中，各個(gè)子輻射板印制在介質(zhì)板260下層。本實(shí)施例介紹了一種輻射板，該輻射板由第一子輻射板、第二子輻射板、第三子輻射板和第四子輻射板組成。第一子福射板和第三子福射板構(gòu)成+45°極化振子,第二子福射板和第四子福射板構(gòu)成-45°極化振子。每個(gè)輻射板的兩條斜邊，比如第一子輻射板的兩條斜邊211和212。
[0023]子輻射板的形狀可以為各種形狀，由于天線性能的問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖3所示，輻射板印制在介質(zhì)板360下層。第一子輻射板310、第二子輻射板320、第三子輻射板330和第四子輻射板340均由一個(gè)梯形和中間鏤空的矩形組成，t匕如，第一子輻射板由梯形311和鏤空矩形312組成。其中，梯形的兩條斜邊和為子輻射板的兩條斜邊。中間鏤空的形狀可以多種形狀，比如呈環(huán)狀。該實(shí)施例中，下層輻射板由四塊相同形狀組成，矩形中間挖空，呈環(huán)狀。梯形斜邊與相鄰斜邊產(chǎn)生耦合，有一小段耦合距離370。輻射板印制在介質(zhì)板的下側(cè)，主要參與輻射作用，因此選用矩形+梯形結(jié)構(gòu)的輻射板比傳統(tǒng)偶極子具有更寬的帶寬，由于輻射電流沿輻射板邊緣分布，所以最后下層金屬采用矩形鏤空結(jié)構(gòu)的輻射板；一對(duì)子輻射板(一個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板)為一個(gè)極化天線，一對(duì)子輻射板長(zhǎng)度大約為四分之一波長(zhǎng)，通過(guò)兩對(duì)相互45°放置的子輻射板構(gòu)成寬帶雙極化天線。并且通過(guò)兩對(duì)極化天線之前的耦合，通過(guò)適當(dāng)?shù)鸟詈暇嚯x(相鄰斜邊的距離)，激勵(lì)起兩個(gè)諧振點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寬頻。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，饋電板包括第一子饋電板、第二子饋電板、第三子饋電板和第四子饋電板，每個(gè)子饋電板均設(shè)有兩條斜邊，相鄰子饋電板的斜邊相吻合并且相鄰斜邊存在間隙，每個(gè)子饋電板的外側(cè)均設(shè)有至少兩個(gè)短枝節(jié)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)子饋電板上的短枝節(jié)很方便的實(shí)現(xiàn)寬帶內(nèi)阻抗匹配。同時(shí)考慮到上層饋電板有一定的尺寸大小，在一定程度上電流會(huì)參與輻射，因此增加了第三子饋電板和第四子饋電板，與第一輻射板和第二輻射板設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從而使方向圖對(duì)稱。
[0025]子饋電板的形狀可以為各種形狀，由于天線性能的問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖4所示,饋電板包括第一子饋電板410、第二子饋電板420、第三子饋電板430和第四子饋電板440，每個(gè)子饋電板均設(shè)有兩條斜邊，相鄰子饋電板的斜邊相吻合并且相鄰斜邊存在間隙，每個(gè)子饋電板的外側(cè)均設(shè)有至少兩個(gè)短枝節(jié)。比如第一子饋電板的兩個(gè)枝節(jié)411和412。第一子饋電板410為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有長(zhǎng)傳輸線413的金屬板，第二子饋電板420為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有短傳輸線421的金屬板，第三子饋電板430和第四子饋電板440為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有凹槽的金屬板，其中，U型板由一個(gè)梯形、第一矩形、第二矩形和第三矩形組成，梯形包括長(zhǎng)底和短底，U型板的內(nèi)側(cè)部為梯形的短底部，第一矩形的其中一長(zhǎng)邊與梯形的長(zhǎng)底吻合，第二矩形和第三矩形設(shè)于第一矩形的另一長(zhǎng)邊。第一子饋電板與第一子福射板對(duì)準(zhǔn)，第二子饋電板與第二子福射板對(duì)準(zhǔn)，第三子饋電板與第三子輻射板對(duì)準(zhǔn)，第四饋電板與第四子輻射板對(duì)準(zhǔn)。如圖4，饋電板印制在介質(zhì)板460的上層。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)金屬過(guò)孔的方式實(shí)現(xiàn)±45°交叉饋電，具有很高的隔離度，并且提高兩個(gè)端口一致性。該實(shí)施例還包括:第一傳輸線、第二傳輸線，參見(jiàn)圖4中的450和圖3中的350。參見(jiàn)圖1，同軸饋線包括第一同軸饋線161和第二同軸饋線162，每個(gè)子饋電板均設(shè)有內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，每個(gè)子輻射板均設(shè)有內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部。子饋電板的內(nèi)側(cè)是指靠近其他子饋電板的一側(cè)，子饋電板的外側(cè)是指遠(yuǎn)離其他子饋電板的一側(cè)。比如上述實(shí)施例中，梯形為內(nèi)側(cè)，矩形為外側(cè)。同理，子輻射板的內(nèi)側(cè)是指靠近其他子輻射板的一側(cè)，子輻射板的外側(cè)是指遠(yuǎn)離其他子饋電板的一側(cè)。比如上述實(shí)施例中，梯形為內(nèi)側(cè)，鏤空矩形末段為外側(cè)。
[0027]參見(jiàn)圖4,第一子饋電板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有長(zhǎng)傳輸線413,長(zhǎng)傳輸線遠(yuǎn)尚第一子饋電板端設(shè)有第一金屬通孔414，第二子饋電板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有短傳輸線421，短傳輸線上設(shè)有第二金屬通孔422，第三子饋電板和第四子饋電板的內(nèi)側(cè)部均設(shè)有凹部，長(zhǎng)傳輸線插入第三子饋電板的凹部?jī)?nèi)，第一傳輸線設(shè)于第四子饋電板內(nèi)側(cè)的凹部?jī)?nèi)，第一傳輸線450上設(shè)有第三金屬通孔451和第四金屬通孔452,
[0028]參見(jiàn)圖3，第三子輻射板330的內(nèi)側(cè)部設(shè)有第五金屬通孔331，第四子輻射板340的內(nèi)側(cè)部設(shè)有第六金屬通孔341，第二傳輸線350設(shè)于第二子輻射板和第四子輻射板之間，第二傳輸線350可以是矩形，長(zhǎng)邊與第一子輻射板和第三子輻射板平行，短邊與第二子輻射板和第四子輻射板平行。當(dāng)然第二傳輸線也可以是其他形狀，目的主要是為了將第四金屬通孔的電流引入第二金屬通孔。
[0029]在介質(zhì)板對(duì)應(yīng)各金屬通孔位置上設(shè)有金屬通孔，其中第一金屬通孔和第五金屬通孔重合，第三金屬通孔與第六金屬通孔重合。由于饋電板和輻射板都是印制在介質(zhì)板上的，因此，介質(zhì)板上打上通孔，相當(dāng)于饋電板和輻射板設(shè)有通孔。第一金屬通孔和第五金屬通孔對(duì)應(yīng)的是介質(zhì)板上的同一通孔，因此，第一金屬通孔和第五金屬通孔是重合的。第三金屬通孔和第六金屬通孔對(duì)應(yīng)的是介質(zhì)板上的同一通孔，因此，第三金屬通孔和第六金屬通孔是重合的。
[0030]參見(jiàn)圖1、圖3和圖4，第一同軸饋線161的外導(dǎo)體通過(guò)第五金屬通孔331焊接在第三子輻射板330上，第一同軸饋線161的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)第五金屬通孔331和第一金屬通孔414與第一饋電板410的長(zhǎng)傳輸線413連接，
[0031]第二同軸饋線162的外導(dǎo)體通過(guò)第六金屬通孔341焊接在第四子輻射板340上，第二同軸饋線162的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)第六金屬通孔341和第三金屬通孔451連接第一傳輸線450,第一傳輸線450通過(guò)第四金屬通孔452連接第二傳輸線350,第二傳輸線350通過(guò)第二金屬通孔422連接第二饋電板420。
[0032]在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一輻射板、第二輻射板、第三輻射板和第四輻射板的高均為四分之一波長(zhǎng)。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中，引向器為十字型引向器。十字型引向器與介質(zhì)板平行，加入十字型引向器，由于±45°寬帶雙極化天線，其寄生的引向器電流必定為±45°線極化流動(dòng)，于是引向器采用十字型結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)十字引向器不同長(zhǎng)度以及距離控制天線高頻的波瓣寬度，有利于寬頻帶整體優(yōu)化，有效改善天線高頻的輻射方向圖。
[0034]在其中一個(gè)實(shí)施例中，介質(zhì)板的介電常數(shù)為4.4。[0035]在其中一個(gè)實(shí)施例中，十字型引向器與饋電板的間距為18.2mm，介質(zhì)板與反射板的間距為38mm，反射板設(shè)有翻邊，反射板的兩側(cè)分別為正面和背面，介質(zhì)板在反射板的正面，翻邊沿反射板正面向遠(yuǎn)離背面方向延伸設(shè)置，翻邊高度為12mm。
[0036]上述各實(shí)施例可以自由組合，本發(fā)明舉其中一個(gè)具體運(yùn)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明:
[0037]參見(jiàn)圖5，包括帶翻邊的反射板510、矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的輻射板520、介質(zhì)板530、U型結(jié)構(gòu)饋電板540 (饋電板設(shè)置在介質(zhì)板上層，圖中沒(méi)有示出)，十字引向器550。下層矩形環(huán)狀輻射板520、上層U型結(jié)構(gòu)饋電板540分別印制在FR4 (介電常數(shù)4.4)介質(zhì)板530下側(cè)和上側(cè)。
[0038]參見(jiàn)圖4，上層U型結(jié)構(gòu)饋電板540主要是由四個(gè)呈U型結(jié)構(gòu)的金屬板組成，即第一子饋電板410、第二子饋電板420、第三子饋電板430、第四子饋電板440。U型結(jié)構(gòu)分可為一個(gè)梯形結(jié)構(gòu)、一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)和兩個(gè)臂組成。每個(gè)U型板包括兩條斜邊和兩個(gè)直邊臂，斜邊主要與相鄰的子饋電板產(chǎn)生耦合，直邊臂這作為易調(diào)參數(shù)。U型結(jié)構(gòu)饋電板主要用于調(diào)諧饋電作用，皆印刷在介質(zhì)板上層，其中兩片子饋電板410和420與50歐姆同軸線相連。第一金屬通孔414直接連接一端口同軸饋線的內(nèi)芯，然后通過(guò)第一子饋電板410耦合給第一子輻射板310，實(shí)現(xiàn)端口 I饋電。第一子饋電板410和第二子饋電板420交叉放置，另一端口同軸饋線的內(nèi)芯首先通過(guò)第三金屬通孔451焊接到第一傳輸線450上，再通過(guò)第四金屬過(guò)孔452將饋電電流引到下層的第二傳輸線350上，最后通過(guò)第二金屬通孔421與第二子饋電板420連同，實(shí)現(xiàn)端口 2饋電。兩端口實(shí)現(xiàn)交叉饋電，有良好的隔離度以及兩端口駐波一致性好?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)上層第一子饋電板410和第二子饋電板420的臂長(zhǎng)尺寸可以方便容易實(shí)現(xiàn)寬頻帶內(nèi)阻抗匹配?？紤]到上層U型板有一定的尺寸大小，在一定程度上電流會(huì)參與輻射，因此上層U型結(jié)構(gòu)饋電板設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加入第三子饋電板430和第四子饋電板440。
[0039]參見(jiàn)圖3所示，下層矩形環(huán)狀輻射板由四塊相等矩形組成，包括第一子饋電板310、第二子饋電板320、第三子饋電板330和第四子饋電板340。矩形中間挖空，呈環(huán)狀，可以稱為矩形環(huán)狀輻射板。矩形后面連接一梯形，斜邊與相鄰斜邊產(chǎn)生耦合，有一小段耦合距離。金屬矩形環(huán)印制在FR4介質(zhì)板的下側(cè)，主要參與輻射作用，因此選用矩形輻射板比傳統(tǒng)偶極子具有更寬的帶寬，由于輻射電流沿輻射板邊緣分布，所以最后下層金屬采用矩形環(huán)狀輻射板。一對(duì)矩形環(huán)狀輻射板為一個(gè)極化天線，一對(duì)矩形環(huán)狀輻射板長(zhǎng)度大約為四分之一波長(zhǎng)，通過(guò)兩對(duì)相互45°放置的矩形環(huán)狀輻射板構(gòu)成寬帶雙極化天線。并且通過(guò)兩對(duì)極化天線之前的耦合，通過(guò)適當(dāng)?shù)鸟詈暇嚯x，激勵(lì)起兩個(gè)諧振點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)寬頻。同軸饋線外導(dǎo)體通過(guò)第五金屬通孔331和第六金屬通孔341分別焊接在第三子輻射板330和第四子輻射板340上，作為一個(gè)巴倫實(shí)現(xiàn)平衡。
[0040]帶有翻邊的反射板用來(lái)控制天線的波瓣寬度，通過(guò)改變反射板的尺寸大小以及翻邊高度來(lái)控制天線的波瓣寬度。
[0041]為獲得頻帶內(nèi)穩(wěn)定的方向圖，特別是控制高頻部分的增益、前后比以及波瓣寬度，加入十字型引向器，由于±45°寬帶雙極化天線，其寄生的引向器電流必定為±45°線極化流動(dòng)，于是引向器采用十字型結(jié)構(gòu)，引向器不同長(zhǎng)度以及距離可以控制天線高頻的波瓣寬度，有利于寬頻帶整體優(yōu)化，有效改善天線高頻的輻射方向圖。
[0042]本發(fā)明采用介質(zhì)板印刷結(jié)構(gòu)，成本低廉，質(zhì)量輕便，加工安裝簡(jiǎn)單；采用矩形環(huán)狀輻射板作偶極子相比傳統(tǒng)偶極子帶寬較寬；采用U型結(jié)構(gòu)饋電板，結(jié)構(gòu)新穎，U型結(jié)構(gòu)兩臂長(zhǎng)度容易調(diào)節(jié)，可以控制阻抗匹配，同時(shí)，U型結(jié)構(gòu)饋電板大小寬度尺寸都可以調(diào)節(jié)，為帶寬匹配提供多個(gè)控制維度；通過(guò)中間兩個(gè)金屬通孔以及下層傳輸線，實(shí)現(xiàn)±45°雙極化交叉饋電，將饋電部分同時(shí)安排在上層，主輻射片同時(shí)安排在下層，實(shí)現(xiàn)良好的隔離以及兩個(gè)端口一致性好。通過(guò)引入十字引向器，客服了寬帶天線方向圖不穩(wěn)定的確定，為方向圖的優(yōu)化控制提供了另一方法，引向器距離尺寸容易調(diào)節(jié)，容易控制天線的方向圖。
[0043]在具體運(yùn)用中，反射板為長(zhǎng)度為140mm的正方形。反射板的翻邊高度為12mm。介質(zhì)板與反射板平行，介質(zhì)板與反射板的距離為38mm。十字引向器與介質(zhì)板平行，十字引向器與介質(zhì)板的距離為18.2_。如圖3中的輻射板，子輻射板由梯形和矩形組成，其中矩形包括長(zhǎng)邊和短邊，短邊長(zhǎng)度為16mm。第一子輻射板矩形的長(zhǎng)邊與第三輻射板矩形的長(zhǎng)邊的垂直距離為57.4。子輻射板相鄰斜邊的距離為0.8mm。如圖4中的饋電板，饋電板中第一子饋電板與第三子饋電板的長(zhǎng)度為27.2mm。子饋電板由矩形和梯形組成，梯形的長(zhǎng)底長(zhǎng)度為18mm。
[0044]采用該尺寸設(shè)計(jì)的寬帶雙極化天線具有更好的阻抗匹配、更寬的帶寬、穩(wěn)定的方向圖。
[0045]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶雙極化天線，其特征在于，包括:饋電板、介質(zhì)板、輻射板、引向器，所述輻射板包括正交的+45°極化振子和-45°極化振子，每個(gè)極化振子包括兩個(gè)子輻射板，所述饋電板包括第一子饋電板和第二子饋電板， 所述介質(zhì)板通過(guò)同軸饋線支撐在反射板上，饋電板印制在介質(zhì)板的上層，輻射板印制在介質(zhì)板的下層，饋電板的子饋電板分別與同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體連接，第一子饋電板與+45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，第二子饋電板與-45°極化振子中的一個(gè)子輻射板對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行耦合饋電，所述同軸饋線的外導(dǎo)體分別與+45°極化振子的另一個(gè)子輻射板和-45°極化振子的另一個(gè)子輻射板連接進(jìn)行饋電，所述引向器設(shè)置在饋電板上方， 所述饋電板用于控制高頻諧振點(diǎn)，所述輻射板用于控制低頻諧振點(diǎn)，所述引向器用于控制高頻輻射方向圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，+45°極化振子包括第一子輻射板和第三子輻射板，所述-45°極化振子包括第二子輻射板和第四子輻射板，每個(gè)子輻射板均設(shè)有兩條斜邊，相鄰子輻射板的斜邊相吻合且相鄰斜邊存在間隙，每個(gè)子輻射板兩條斜邊的延長(zhǎng)線相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述饋電板還包括第三子饋電板和第四子饋電板，每個(gè)子饋電板均設(shè)有兩條斜邊，相鄰子饋電板的斜邊相吻合并且相鄰斜邊存在間隙，每個(gè)子饋電板的外側(cè)均設(shè)有至少兩個(gè)短枝節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，還包括第一傳輸線、第二傳輸線，同軸饋線包括第一同軸饋線和第二同軸饋線，每個(gè)子饋電板均設(shè)有內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，每個(gè)子輻射板均設(shè)有內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部， 第一子饋電板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有長(zhǎng)傳輸線，長(zhǎng)傳輸線遠(yuǎn)離第一子饋電板端設(shè)有第一金屬通孔，第二子饋電板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有短傳輸線，短傳輸線上設(shè)有第二金屬通孔，第三子饋電板和第四子饋電板的內(nèi)側(cè)部均設(shè)有凹部，長(zhǎng)傳輸線插入第三子饋電板的凹部?jī)?nèi)，第一傳輸線設(shè)于第四子饋電板內(nèi)側(cè)的凹部?jī)?nèi)，第一傳輸線上設(shè)有第三金屬通孔和第四金屬通孔， 第三子輻射板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有第五金屬通孔，第四子輻射板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有第六金屬通孔，所述第二傳輸線設(shè)于第二子輻射板和第四子輻射板之間， 在介質(zhì)板對(duì)應(yīng)各金屬通孔位置上設(shè)有金屬通孔， 其中第一金屬通孔和第五金屬通孔重合，第三金屬通孔與第六金屬通孔重合， 所述第一同軸饋線的外導(dǎo)體通過(guò)第五金屬通孔焊接在第三子輻射板上，第一同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)第五金屬通孔和第一金屬通孔與第一饋電板的長(zhǎng)傳輸線連接， 第二同軸饋線的外導(dǎo)體通過(guò)第六金屬通孔焊接在第四子輻射板上，第二同軸饋線的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)第六金屬通孔和第三金屬通孔連接第一傳輸線，第一傳輸線通過(guò)第四金屬通孔連接第二傳輸線，第二傳輸線通過(guò)第二金屬通孔連接第二饋電板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述第一子饋電板為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有長(zhǎng)傳輸線的金屬板，所述第二子饋電板為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有短傳輸線的金屬板，所述第三子饋電板和第四子饋電板為在U型板的內(nèi)側(cè)部設(shè)有凹槽的金屬板，其中，U型板由一個(gè)梯形、第一矩形、第二矩形和第三矩形組成，梯形包括長(zhǎng)底和短底，U型板的內(nèi)側(cè)部為梯形的短底部，所述第一矩形的其中一長(zhǎng)邊與梯形的長(zhǎng)底吻合，第二矩形和第三矩形設(shè)于第一矩形的另一長(zhǎng)邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一項(xiàng)所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述第一子輻射板、第二子輻射板、第三子輻射板和第四子輻射板均由一個(gè)梯形和中間鏤空的矩形組成，其中，梯形的兩條斜邊為子輻射板的兩條斜邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述第一輻射板、第二輻射板、第三輻射板和第四輻 射板的高均為四分之一波長(zhǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述引向器為十字型引向器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的寬帶雙極化天線，其特征在于，所述介質(zhì)板的介電常數(shù)為4.4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的寬帶雙極化天線，其特征在于， 所述十字型引向器與所述饋電板的間距為18.2mm，所述介質(zhì)板與所述反射板的間距為38mm，所述反射板設(shè)有翻邊，反射板的兩側(cè)分別為正面和背面，所述介質(zhì)板在所述反射板的正面，翻邊沿反射板正面向遠(yuǎn)離背面方向延伸設(shè)置，翻邊高度為12mm。
【文檔編號(hào)】H01Q5/10GK103682611SQ201310694887
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】褚慶昕, 陳磊, 涂治紅, 董錦淵 申請(qǐng)人:廣州杰賽科技股份有限公司, 華南理工大學(xué)