改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種差分寬頻帶雙極化基站天線，尤其是一種改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，屬于無線移動通信技術領域。
【背景技術】
[0002]近20年來，移動通信產業取得了迅猛的發展。截止2012年初，全球手機用戶數量達到60億，根據中國工信部統計數據，截至2013年3月底，中國共有11.46億移動通信服務用戶。國際電信聯盟數據顯示，在2014年初，全球手機用戶超過70億。未來移動通信產業的發展將不可估量，其將對國民經濟和人們生活帶來重大的影響。在中國，2013年12月4日，工信部向中國移動通信集團公司、中國電信集團公司、中國聯合網絡通信集團有限公司頒布了“LTE/第四代數字蜂窩移動通信業務(TD-LTE)”經營許可。中國移動獲得130MHz頻譜資源，分別為1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz;中國聯通獲得40MHz頻譜資源，分別為2300-2320MHz、2555_2575MHz ；中國電信獲得40MHz頻譜資源，分別為2370_2390MHz、2635-2655MHz。這標志著我國已經進入了 4G時代。因此對于基站天線的研究也隨著移到通信系統的發展而進入了一個“寬頻”和“多頻”的時代。一方面，移動通信系統的演進是一個長期漫長、循序漸進的過程，可以預料在今后相當長的時間內將維持2G、3G和4G系統共存的局面，多系統共基站和多系統共天線是行之有效的解決辦法；另一方面，隨著人們越來越重視視覺污染和電磁輻射污染，加之基站天線的維護成本高，迫切需要減少數量。寬頻/多頻天線可以一幅天線為多個系統提供服務，有效減少天線的數量和占用空間，具有十分廣闊的應用空間和實用價值。
[0003]日益增長的通信需求，要求通信系統不斷擴容，利用電磁波的正交極化特性設計通信系統，可使雙極化系統獲得更高的系統容量。為了增加系統容量，減少多徑衰落的影響，在系統的接收端一般都采用±45雙極化基站天線來接收信號，其分集增益提高了系統性能。
[0004]目前，射頻電路通常采用差分技術傳輸信號，很多射頻前端器件能夠直接集成到收發器芯片上。但是作為射頻前端電路的重要器件，天線大多數被設計為單端口器件，不能直接與差分電路集成，通常需要采用巴倫把差分信號轉換為單端口信號然后饋入天線。巴倫的使用會造成損耗，使系統效率降低，也增加了獨立器件的數量，不利于系統高度集成和小型化。
[0005]據調查與了解，目前公開的現有技術如下:
[0006]I )2013年，Ying Liu，Hao Yi，Fu-Wei Wang和Shu-Xi Gong等人在 “IEEE ANTENNASAND WIRELESS PROPAGAT1N LETTERS” 發表題為 “A Novel Miniaturized BroadbandDual-Polarized Dipole Antenna for Base Stat1n” 的文章中，使用傳統的單端口天線設計方法，基本滿足基站天線的參數要求，在天線中引入方環和方盤分別作為寄生輻射環和引向器，使得天線具有較小的電尺寸。但是半功率波束寬度偏大，也沒有討論天線的交叉極化比。另一方面，引入寄生輻射環和引向器會使得天線結構過于復雜，加工難度加大。
[0007]2 ) 20 I 2年，Zengdi Bao , Zaiping Nie和Xianzheng Zong等人在 “IEEETRANSACT1NS ON ANTENNAS AND PROPAGAT1N” 發表題為 “A Novel Broadband Dual-Polarizat1n Antenna Utilizing Strong Mutual Coupling” 的文章中，米用傳統單端口設計方式，利用偶極子自身產生的模式和兩對偶極子之間的耦合產生另一模式達到比較寬的帶寬。但是該天線的反射板形狀過于復雜，尺寸較大，沒有達到合適的半功率波束寬度，也沒有討論水平面60度范圍內的交叉極化比。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供了一種改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，該天線實現了穩定的輻射方向圖、穩定的半功率波束寬度和穩定的增益，具有結構簡單、性能良好的優點。
[0009]本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0010]改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，包括反射板、十字形饋電結構、四個輻射單元以及四根同軸線，所述四根同軸線的上端穿過反射板后，四根同軸線上端的外導體與四個輻射單元一一對應連接，每根同軸線上端的內導體在穿過其對應的輻射單元后與十字形饋電結構連接;所述四根同軸線的下端與四個SMA頭一一對應連接;所述四根同軸線構成兩對差分饋電端口，所述四個輻射單元構成兩對偶極子，所述兩對差分饋電端口對兩對偶極子進行饋電。
[0011]作為一種優選方案，所述四個輻射單元分別為第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，所述第一輻射單元和第三輻射單元呈-45度方向放置，所述第二輻射單元和第四輻射單元呈+45度方向放置;所述四根同軸線分別為第一同軸線、第二同軸線、第三同軸線和第四同軸線，所述第一同軸線對應第一輻射單元，所述第二同軸線對應第二輻射單元，所述第三同軸線對應第三輻射單元，所述第四同軸線對應第四輻射單元;所述第一同軸線和第三同軸線構成的一對差分饋電端口對第一輻射單元和第三輻射單元構成的一對偶極子進行饋電，所述第二同軸線和第四同軸線構成的一對差分饋電端口對第二輻射單元和第四福射單元構成的一對偶極子進行饋電。
[0012]作為一種優選方案，還包括支撐結構，所述支撐結構設置在反射板與四個輻射單元之間，用于支撐四個輻射單元;所述四根同軸線的上端依次穿過反射板、支撐結構后，四根同軸線上端的外導體與四個輻射單元一一對應連接，每根同軸線上端的內導體在穿過其對應的輻射單元后與十字形饋電結構連接;所述四根同軸線的下端與四個SMA頭一一對應連接。
[0013]作為一種優選方案，所述反射板為方形盒狀結構，該反射板內具有翻邊，所述翻邊在反射板內圍成一個方形盒狀結構，所述支撐結構位于該翻邊所圍成方形盒狀結構的中心。
[0014]作為一種優選方案，所述支撐結構的形狀為圓柱體。
[0015]作為一種優選方案，所述支撐結構采用聚四氟乙烯塑料制成。
[0016]作為一種優選方案，所述反射板和翻邊均采用鋁合金材料制成。
[0017]作為一種優選方案，所述四個輻射單元的形狀均為方形;或所述四個輻射單元的形狀均為經切角處理的方形。
[0018]作為一種優選方案，所述十字形饋電結構和四個輻射單元均采用銅材料制成。
[0019]作為一種優選方案，所述四根同軸線均為50Ω的同軸線。
[0020]本實用新型相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0021]1、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，將四根同軸線的外導體與四個輻射單元連接，內導體穿過輻射單元后與十字形饋電結構連接，即采用四根同軸線構成的兩對差分饋電端口對四個福射單元構成的兩對偶極子進行差分饋電，天線在SWR( StandingWave Rat1，駐波比)< 1.5的情況下阻抗帶寬為1.65-2.77GHz，并且十字形饋電結構使得天線的兩對差分饋電端口之間有很高的差分信號隔離度，由于差分饋電的引入，可使天線直接與差分電路連接而不需要另外設計巴倫，也能夠對共模噪聲信號進行有效的抑制。
[0022]2、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線采用的差分饋電，可以形成有兩個諧振模式組成的較寬的阻抗帶寬，阻抗帶寬中的兩個模式分別可以通過控制輻射單元的大小和輻射單元之間的間距來控制，以實現所需的阻抗帶寬。
[0023]3、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，反射板與輻射單元之間設置支撐結構，優化參數反射板和支撐結構參數，可使天線在整個頻帶內保持穩定的水平面和豎直面輻射方向圖，并且半功率波束寬度(HBPW)滿足基站天線的要求，具有較高而且穩定的增益。
[0024]4、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，反射板內引入翻邊，使得本天線的交叉極化比(XPD)得到了較好的改善，在軸向XPD > 5OdB，水平面± 6O度范圍內XPD >1dB，完全滿足基站天線對交叉極化比的要求。
[0025]5、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線具有寬頻帶、高交叉極化比、高隔離度的特點，實現了穩定的輻射方向圖、穩定的半功率波束寬度和穩定的增益，而且結構簡單、性能良好，采用鑄件結構，可延長使用壽命。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例1的差分寬頻帶雙極化基站天線結構圖。
[0027]圖2為本實用新型實施例1的十字形饋電結構、支撐結構、四根同軸線和四個輻射單元的相互關系結構圖。
[0028]圖3為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl和Port2的駐波比曲線圖。
[0029]圖4為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時十字形饋電結構上的電流分布圖。
[0030]圖5為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl和Port2的差模信號隔離度曲線圖。
[0031]圖6為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時水平面輻射方向圖。
[0032]圖7為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時豎直面輻射方向圖。
[0033]圖8為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時水平面和豎直面的半功率波束寬度曲線對比圖。
[0034]圖9為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時天線的增益曲線圖。
[0035]圖10為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時天線+ 45度方向在
1.7GHz、2.2GHz和2.7GHz時的交叉極化比曲線對比圖。
[0036]圖11為本實用新型實施例2的四個輻射單元結構圖。
[0037]其中，1-反射板，2-十字形饋電結構，3-支撐結構，4-翻邊，5-第一輻射單元，6_第二輻射單元，7-第三輻射單元，8-第四輻射單元，9-第一同軸線，10-第二同軸線，11-第三同軸線，12-第四同軸線。
【具體實施方式】
[0038]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0039]實施例1:
[0040]如圖1和圖2所示，本實施例的