一種雙極化基站天線的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙極化基站天線，包括反射板、巴倫、輻射振子和加載振子；所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫的上端；所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙；所述巴倫的下端固定在所述反射板上。采用本發明實施例，能夠減小天線的尺寸，且增大天線的阻抗帶寬。
【專利說明】
一種雙極化基站天線
技術領域
[0001]本發明涉及移動通信基站天線領域，尤其涉及一種雙極化基站天線。
【背景技術】
[0002]隨著移動通信4G網絡建設的興起，移動通信將會出現第二代到第四代系統共存的局面。基站數量的急劇增加、蜂窩小區半徑的縮小、天線資源匱乏、新建站點選址困難等問題日益顯現，除此之外，國家政策鼓勵民營資本進入電信運營市場，創立鐵塔公司負責電信基礎設施的建設及維護，這在設備通用性、站址規劃等方面提出了新的需求。為了節省基站的站址安裝資源，減少網絡建設成本、避免重復投資及對土地能源的過度消耗，對移動通信基站系統提出了更高的要求，如果解決方案可以同時兼容多種通信標準，覆蓋多種移動通信頻段，無疑將大大提升市場競爭力。多頻小型化天線是基站天線的主要發展方向。
[0003]隨著移動通信技術的飛速發展，傳統的單制式系統已經不能滿足要求了，而2G，3G，4G共存的多頻通信系統已經成為了主流，所以研究多頻基站天線就顯得非常重要了。但是，傳統的±45°雙極化基站天線的尺寸為0.5個波長左右，使得其應用在多頻基站天線陣列上時，距離其它天線振子的距離很近，從而使振子之間具有強烈的耦合而使得振子單元的性能惡化。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提出一種雙極化基站天線，能夠減小天線的尺寸，且增大天線的阻抗帶寬。
[0005]本發明實施例提供一種雙極化基站天線，包括反射板、巴倫、輻射振子和加載振子；
[0006]所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫的上端；所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙;所述巴倫的下端固定在所述反射板上。
[0007]進一步地，所述輻射振子包括第一輻射臂、第二輻射臂、第三輻射臂和第四輻射臂；
[0008]所述第一輻射臂、所述第二輻射臂、所述第三輻射臂和所述第四輻射臂位于同一平面;所述第一輻射臂與所述第三輻射臂呈中心對稱，構成一個線極化的振子;所述第二輻射臂和所述第四輻射臂呈中心對稱，構成一個線極化的振子。
[0009 ]進一步地，所述加載振子包括第一加載枝節、第二加載枝節、第三加載枝節和第四加載枝節；
[0010]所述第一加載枝節與所述第三加載枝節呈中心對稱，所述第二加載枝節與所述第四加載枝節呈中心對稱，且相鄰的加載枝節互相垂直；
[0011]所述第一加載枝節位于所述第一輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙；所述第二加載枝節位于所述第一輻射臂和第二輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第二輻射臂之間具有縫隙;所述第三加載枝節位于所述第二輻射臂和第三輻射臂之間，且與所述第二輻射臂和第三輻射臂之間具有縫隙；所述第四加載枝節位于所述第三輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第三輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙。
[0012]進一步地，所述第一輻射臂包括第一內臂和第二內臂，所述第二輻射臂包括第三內臂和第四內臂，所述第三輻射臂包括第五內臂和第六內臂;所述第四輻射臂包括第七內臂和第八內臂；
[0013]所述第一內臂和所述第八內臂分別平行位于所述第一加載枝節的兩側，且與所述第一加載枝節之間具有縫隙;所述第二內臂和所述第三內臂分別平行位于所述第二加載枝節的兩側，且與所述第二加載枝節之間具有縫隙；所述第四內臂和所述第五內臂分別平行位于所述第三加載枝節的兩側，且與所述第三加載枝節之間具有縫隙；所述第六內臂和所述第七內臂分別平行位于所述第四加載枝節的兩側，且與所述第四加載枝節之間具有縫隙；
[0014]每個內臂的一端分別連接所述巴倫。
[0015]進一步地，所述雙極化基站天線還包括固定介質；
[0016]每個加載枝節通過所述固定介質與其兩側的內臂固定在一起。
[0017]優選地，所述固定介質為塑料固定介質。
[0018]進一步地，所述雙極化基站天線還包括第一同軸電纜和第二同軸電纜；
[0019]所述第一同軸電纜的外導體連接所述第二輻射臂，所述第一同軸電纜的內導體連接所述第四輻射臂;所述第二同軸電纜的外導體連接所述第三輻射臂，所述第二同軸電纜的外導體連接所述第一輻射臂。
[0020]優選地，所述第一同軸電纜和所述第二同軸電纜的特性阻抗均為50Ω。
[0021 ]進一步地，每個輻射臂的結構均相同，且所述每個輻射臂的結構包括但不限于:閉合結構或多枝節結構。
[0022]進一步地，所述巴倫和所述輻射振子為金屬一體化結構。
[0023]實施本發明實施例，具有如下有益效果:
[0024]本發明實施例提供的雙極化基站天線，能夠通過在輻射振子旁固定加載振子，并使輻射振子和加載振子之間具有縫隙，利用其耦合效應激勵出一個新的諧振模式，增大天線的阻抗帶寬，進而減小天線的尺寸；，巴倫和饋電單元為金屬一體化結構，結構穩定，具有更好的強度，易于組合成多制式基站天線。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明提供的雙極化基站天線的一個實施例的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明提供的雙極化基站天線的一個實施例的俯視圖；
[0027]圖3是本發明提供的雙極化基站天線的一個實施例的側視圖；
[0028]圖4是本發明提供的雙極化基站天線的另一個實施例的俯視圖；
[0029]圖5是本發明提供的雙極化基站天線的又一個實施例的俯視圖；
[0030]圖6是本發明提供的雙極化基站天線工作在780MHz-990MHz頻段的駐波比仿真曲線；
[0031]圖7是本發明提供的雙極化基站天線工作在780-990MHz頻段的隔離度S21曲線；
[0032]圖8是本發明提供的雙極化基站天線工作在780-990MHZ頻段的水平面半功率波束寬度仿真曲線；
[0033]圖9是本發明提供的雙極化基站天線工作在780-990MHZ頻段的增益仿真曲線。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0035]參見圖1，本發明提供的雙極化基站天線的一個實施例的結構示意圖，包括反射板
1、巴倫12、福射振子和加載振子。
[0036]所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫12的上端;所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙;所述巴倫12的下端固定在所述反射板10上。
[0037]進一步地，所述輻射振子包括第一輻射臂1、第二輻射臂7、第三輻射臂3和第四輻射臂5;
[0038]所述第一輻射臂1、所述第二輻射臂7、所述第三輻射臂3和所述第四輻射臂5位于同一平面;所述第一輻射臂I與所述第三輻射臂3呈中心對稱，構成一個線極化的振子;所述第二輻射臂7和所述第四輻射臂5呈中心對稱，構成一個線極化的振子。
[0039]進一步地，所述加載振子包括第一加載枝節6、第二加載枝節2、第三加載枝節8和第四加載枝節4;
[0040]第一加載枝節6與第三加載枝節8呈中心對稱，第二加載枝節2與第四加載枝節4呈中心對稱，相鄰的加載枝節互相垂直；
[0041]所述第一加載枝節6位于所述第一輻射臂I和第四輻射臂5之間，且與所述第一輻射臂I和第四輻射臂5之間具有縫隙;所述第二加載枝節2位于所述第一輻射臂I和第二輻射臂7之間，且與所述第一輻射臂I和第二輻射臂7之間具有縫隙;所述第三加載枝節8位于所述第二輻射臂7和第三輻射臂3之間，且與所述第二輻射臂7和第三輻射臂3之間具有縫隙；所述第四加載枝節4位于所述第三輻射臂3和第四輻射臂5之間，且與所述第三輻射臂3和第四輻射臂5之間具有縫隙。
[0042]需要說明的是，本發明所提供的雙極化基站天線由反射板10、巴倫12、輻射振子和加載振子構成。其中，巴倫7的一端連接反射板I，巴倫7的另一端與福射振子連接，巴倫7的形狀不限于圓形。巴倫7可以使輻射振子的各個輻射臂上的電流相同，從而獲得對稱的交叉極化比等性能，同時也起到支撐輻射振子的作用。反射板10為矩形反射板，反射板10上具有側邊11，反射板10和側邊11可以用來實現基站天線穩定的定向輻射，增大天線的增益，側邊的存在可以改善基站天線的交叉極化比等輻射特性。第一輻射臂I與第三輻射臂3構成一個線極化的振子，第二輻射臂7和第四輻射臂5構成另一個線極化的振子。第一加載枝節6、第二加載枝節2、第三加載枝節8和第四加載枝節4構成加載振子，每個加載枝節呈直線結構。相鄰的輻射臂之間具有一個加載枝節，且與該加載枝節之間具有一定寬度的縫隙，輻射臂上的電流通過縫隙在加載枝節上耦合出電流，產生的耦合效應激勵出一個新的諧振模式，從而與原有的輻射振子本身的低頻諧振模式組合在一起，增大天線的阻抗帶寬。而且，整個雙極化基站天線的結構對稱緊湊，呈現“十”字形，其天線尺寸由傳統的半波長0.δλΜλο為中心頻率對應的波長)縮小為0.35λο，尺寸縮小了30%，適合用在多頻基站天線陣列上。
[0043]進一步地，所述第一輻射臂I包括第一內臂21和第二內臂22，所述第二輻射臂7包括第三內臂71和第四內臂72，所述第三輻射臂3包括第五內臂31和第六內臂32;所述第四輻射臂5包括第七內臂51和第八內臂52;
[0044]所述第一內臂21和所述第八內臂52分別平行位于所述第一加載枝節6的兩側，且與所述第一加載枝節6之間具有縫隙；所述第二內臂22和所述第三內臂71分別平行位于所述第二加載枝節2的兩側，且與所述第二加載枝節2之間具有縫隙；所述第四內臂72和所述第五內臂31分別平行位于所述第三加載枝節8的兩側，且與所述第三加載枝節8之間具有縫隙;所述第六內臂32和所述第七內臂51分別平行位于所述第四加載枝節4的兩側，且與所述第四加載枝節4之間具有縫隙；
[0045]每個內臂的一端分別連接所述巴倫。
[0046]需要說明的是，每個輻射臂都具有兩個內臂，兩個相鄰輻射臂的相鄰內臂之間具有一個加載枝節，且與該加載枝節具有縫隙，從而使輻射振子與加載振子產生耦合效應，激勵出一個新的諧振模式，增大對稱振子的帶寬，滿足駐波比SWR〈1.5的阻抗帶寬達到了23.7%。
[0047]進一步地，如圖2所示，所述雙極化基站天線還包括固定介質13。
[0048]每個加載枝節通過所述固定介質13與其兩側的內臂固定在一起。
[0049]優選地，所述固定介質13為塑料固定介質。
[0050]需要說明的是，固定介質上設有倒鉤，通過倒鉤將加載振子與輻射振子固定在一起，即將每個加載枝節與其兩側的福射臂固定在一起，且使每個加載枝節與其兩側的福射臂具有縫隙。
[0051]進一步地，如圖1和圖3所示，所述雙極化基站天線還包括第一同軸電纜14和第二同軸電纜15。
[0052]所述第一同軸電纜14的外導體連接所述第二輻射臂7，所述第一同軸電纜14的內導體連接所述第四輻射臂5;所述第二同軸電纜15的外導體連接所述第三輻射臂3，所述第二同軸電纜15的外導體連接所述第一輻射臂I。
[0053]優選地，所述第一同軸電纜14和所述第二同軸電纜15的特性阻抗均為50Ω。
[0054]需要說明的是，本發明提供的雙極化基站天線采用同軸線饋電，同軸線的一端接信號源，同軸線的另一端連接輻射單元，其中，每個同軸線的外導體連接一個輻射臂，同軸線的內導體通過巴倫上的通孔連接該輻射臂正對的輻射臂，從而完成饋電。
[0055]進一步地，每個輻射臂的結構均相同，且所述每個輻射臂的結構包括但不限于:閉合結構或多枝節結構。
[0056]需要說明的是，每個輻射臂還包括外臂，如圖4所示，在每個輻射臂中，每個內臂中遠離巴倫的一端分別連接外臂的兩端，從而與內臂一起形成閉合結構，該閉合結構可以是圓形，也可以是多邊形等其他結構形式。其余結構形式以及工作原理同上述實施例。如圖1所示，每個輻射臂可以包括兩個外臂，兩個外臂分別與兩個內臂連接。另外，如圖5所示，每個輻射臂還可以包括四個外臂，使每個內臂分別連接兩個外臂，從而構成多枝節的結構形式，其外臂數目不局限于4個。其余結構形式以及工作原理同上述實施例。
[0057]進一步地，所述巴倫12和所述輻射振子為金屬一體化結構。
[0058]需要說明的是，本發明提供的雙極化基站天線采用金屬鑄件結構做成，除固定介質為塑料外，其余所有材料均為金屬，金屬材料可以為銅、鋁等良導體。采用金屬鑄件結構的基站天線具有較強的穩定性，適合在室外復雜的環境下工作。
[0059]圖6、圖7、圖8和圖9是本發明實施例的相關性能參數的仿真數據。其中，圖6是工作在780MHz-990MHz頻段的駐波比SWR仿真曲線，圖中Portl代表的實線是輸入端口 I的仿真駐波比，Port2代表的虛線是輸入端口 2的仿真駐波比，由圖可知該雙極化基站天線在780MHz-990MHz頻段內出現了兩個諧振模式:其中低頻諧振模式由輻射振子產生的，而高頻諧振模式是由輻射振子和加載枝節的縫隙耦合作用而引入的，可見該雙極化基站天線具有良好的阻抗匹配效果，滿足SWR〈1.5的相對阻抗帶寬為23.7%。圖7是工作在780MHz-990MHz頻段的隔離度S21曲線，S21代表雙極化基站天線的端口 I及端口 2之間的隔離度，可見該基站天線的隔離度非常好，在整個工作頻帶內滿足S21〈-46dB。圖8是工作在780MHz-990MHz頻段的半功率波束寬度3dB波束寬度的仿真曲線，其中Por11表示輸入端口 I接激勵時的水平面半功率波束寬度，Port2表示輸入端口 2接激勵時的水平面半功率波束寬度，可見天線在整個工作頻帶內具有穩定的半功率波束寬度，滿足65° ±5°的基站天線指標要求。圖9是工作在780MHz-990MHz頻段的增益Gain仿真曲線，其中Portl表示輸入端口 I接激勵時仿真增益，Port2表示輸入端口 2接激勵時的仿真增益，在整個工作頻段內，天線的增益都在8.4dBi以上。
[0060]本發明實施例提供的雙極化基站天線，能夠通過在輻射振子旁固定加載振子，并使輻射振子和加載振子之間具有縫隙，利用其耦合效應激勵出一個新的諧振模式，增大天線的阻抗帶寬，進而減小天線的尺寸；，巴倫和饋電單元為金屬一體化結構，結構穩定，具有更好的強度，易于組合成多制式基站天線。
[0061]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種雙極化基站天線，其特征在于，包括反射板、巴倫、輻射振子和加載振子； 所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫的上端;所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙;所述巴倫的下端固定在所述反射板上。2.如權利要求1所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述輻射振子包括第一輻射臂、第二輻射臂、第三輻射臂和第四輻射臂； 所述第一輻射臂、所述第二輻射臂、所述第三輻射臂和所述第四輻射臂位于同一平面；所述第一輻射臂與所述第三輻射臂呈中心對稱，構成一個線極化的振子;所述第二輻射臂和所述第四輻射臂呈中心對稱，構成一個線極化的振子。3.如權利要求2所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述加載振子包括第一加載枝節、第二加載枝節、第三加載枝節和第四加載枝節； 所述第一加載枝節與所述第三加載枝節呈中心對稱，所述第二加載枝節與所述第四加載枝節呈中心對稱，且相鄰的加載枝節互相垂直； 所述第一加載枝節位于所述第一輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙；所述第二加載枝節位于所述第一輻射臂和第二輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第二輻射臂之間具有縫隙;所述第三加載枝節位于所述第二輻射臂和第三輻射臂之間，且與所述第二輻射臂和第三輻射臂之間具有縫隙；所述第四加載枝節位于所述第三輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第三輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙。4.如權利要求3所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述第一輻射臂包括第一內臂和第二內臂，所述第二輻射臂包括第三內臂和第四內臂，所述第三輻射臂包括第五內臂和第六內臂;所述第四輻射臂包括第七內臂和第八內臂； 所述第一內臂和所述第八內臂分別平行位于所述第一加載枝節的兩側，且與所述第一加載枝節之間具有縫隙;所述第二內臂和所述第三內臂分別平行位于所述第二加載枝節的兩側，且與所述第二加載枝節之間具有縫隙；所述第四內臂和所述第五內臂分別平行位于所述第三加載枝節的兩側，且與所述第三加載枝節之間具有縫隙；所述第六內臂和所述第七內臂分別平行位于所述第四加載枝節的兩側，且與所述第四加載枝節之間具有縫隙； 每個內臂的一端分別連接所述巴倫。5.如權利要求4所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述雙極化基站天線還包括固定介質； 每個加載枝節通過所述固定介質與其兩側的內臂固定在一起。6.如權利要求5所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述固定介質為塑料固定介質。7.如權利要求2所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述雙極化基站天線還包括第一同軸電纜和第二同軸電纜； 所述第一同軸電纜的外導體連接所述第二輻射臂，所述第一同軸電纜的內導體連接所述第四輻射臂;所述第二同軸電纜的外導體連接所述第三輻射臂，所述第二同軸電纜的外導體連接所述第一輻射臂。8.如權利要求7所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述第一同軸電纜和所述第二同軸電纜的特性阻抗均為50 Ω。9.如權利要求2所述的雙極化基站天線，其特征在于，每個輻射臂的結構均相同，且所述每個輻射臂的結構包括但不限于:閉合結構或多枝節結構。10.如權利要求1至9任一項所述的雙極化基站天線，其特征在于，所述巴倫和所述輻射振子為金屬一體化結構。
【文檔編號】H01Q1/50GK106099328SQ201610493490
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】褚慶昕, 黃東華, 鄒光健, 陳韶明
【申請人】廣州杰賽科技股份有限公司, 華南理工大學