差分寬頻帶雙極化基站天線包括反射板1、十字形饋電結構2、支撐結構3、四個輻射單元以及四根同軸線；
[0041 ]所述反射板I為方形盒狀結構，該反射板I內具有翻邊4，所述翻邊4在反射板I內圍成一個方形盒狀結構，反射板I的邊長分別為Lgl，高度為Hl，翻邊4的邊長為Lg2，高度為H2，反射板I用來形成整個帶寬內較好的穩定的輻射方向圖、增益和半功率波束寬度，翻邊4的加入則對交叉極化比有較大的改善；
[0042]所述支撐結構3的形狀為圓柱體，其設置在反射板I與四個輻射單元之間，并位于翻邊4所圍成方形盒狀結構的中心，用于支撐四個輻射單元；
[0043]所述反射板I和支撐結構3上都挖掉一部分供同軸線穿過，每個輻射單元挖掉一部分供同軸線內導體穿過；
[0044]所述四個輻射單元的形狀均為方形，分別為第一輻射單元5、第二輻射單元6、第三輻射單元7和第四輻射單元8，所述第一輻射單元5和第三輻射單元7呈-45度方向放置，形成-45度方向線極化，即構成一對偶極子，所述第二輻射單元6和第四輻射單元8呈+45度方向放置，形成+45度方向線極化，整體就可形成± 45度雙極化天線，同樣構成一對偶極子；
[0045]所述四根同軸線均為50 Ω的同軸線，分別為第一同軸線9、第二同軸線10、第三同軸線11和第四同軸線12;所述第一同軸線9、第二同軸線10、第三同軸線11和第四同軸線12的上端依次穿過反射板1、支撐結構3后，第一同軸線9上端的外導體與第一輻射單元5連接，第二同軸線10上端的外導體與第二輻射單元6連接，第三同軸線11上端的外導體與第三輻射單元7連接，第四同軸線12上端的外導體與第四輻射單元8連接，第一同軸線9、第二同軸線10、第三同軸線11和第四同軸線12上端的內導體在穿過它們分別對應的第一輻射單元5、第二輻射單元6、第三輻射單元7、第四輻射單元8后與十字形饋電結構2連接;所述第一同軸線9、第二同軸線10、第三同軸線11和第四同軸線12的下端與四個SMA頭一一對應連接;所述第二同軸線10和第四同軸線12構成一對差分饋電端口Portl(Portl-，Portl + )，差分饋電端口 Port I對第二福射單元6和第四福射單元8構成的一對偶極子進行饋電，所述第一同軸線9和第三同軸線11構成一對差分饋電端口 ？0^2(?0^2-，？0^2+)，差分饋電端口？0^2對第一輻射單元5和第三輻射單元7構成的一對偶極子進行饋電，形成有兩個諧振模式組成的較寬的阻抗帶寬和很高的隔離度;與一般單端口饋電不同的是，本實施例中的差分饋電端口Portl和差分饋電端口 Port2饋入的是幅度相等、相位相反的差分信號。
[0046]本實施例的天線兩45度方向線極化是完全對稱的，兩對差分饋電端口Portl和Port2的駐波比如圖3所示，曲線基本完全重合，由于差分饋電端口 Port I和Port2完全對稱，后面的電磁仿真曲線(圖6?圖10)都是以差分饋電端口 Portl作為激勵的曲線，差分饋電端口 Port2激勵時類似;每個輻射單元的邊長L只影響低頻模式，低頻模式會隨著邊長L的增大而向低頻移動，而各個輻射單元之間的間距g會同時影響兩個模式，當間距g增大，兩個模式會遠離，阻抗帶寬增大，但匹配變差。
[0047]所述十字形饋電結構2包括兩個垂直的饋電部分，當端口Portl-和端口Portl+饋電差分信號時，圖4中的黑線相當于等效地，理論上其上面只有垂直于黑線方向的電流，電流到Port2-和Port2+時已經很弱了，端口Port 1-和端口Portl+上的電流理論上是無窮小，所以天線有很高的隔離度，在整個頻帶范圍差分信號隔離度都大于60dB，如圖5所示。
[0048]反射板I距輻射單元的高度，也就是支撐結構3的高度H3，以及反射板I自身的參數(1^1、1^2、!11、!12)對天線的輻射方向圖有很大影響，高度!13 —般取阻抗帶寬中心頻率
2.2GHz對應自由空間波長的I/4，優化參數H3、Lgl、Lg2、Hl和H2，可使天線在整個頻帶內有較好且穩定的輻射方向圖，如圖6和圖7所示;半功率波束寬度控制在66° ± 3.5°范圍內，如圖8所示；增益控制在9.1 ±0.2dB較高的范圍內，如圖9所示;軸向交叉極化比遠大于15dB，水平面內交叉極化比大于1dB的Theta( Θ)最小為65度，圖10是差分饋電端口Portl激勵時+45度方向在1.7GHz,2.2GHz和2.7GHz時的交叉極化比，滿足基站天線對水平面±60度范圍大于1dB的要求，最關鍵的是反射板I內的翻邊4，極大的改善了天線的交叉極化比。
[0049]因此，本實施例的天線利用差分饋電偶極子產生兩個諧振模式，實現1.65-
2.77GHz(SffR<1.5)的工作寬帶;兩個差分線極化天線組合成的雙極化天線結構完全對稱，差分饋電端口 Portl和Port2分別激勵時天線的特性完全一樣，差分饋電也保證了天線具有較好的輻射方向圖；特殊的十字形饋電結構2使得天線的差分饋電端口 Portl與Port2之間有很高的差分信號隔離度;反射板I加上反射板I與輻射單元之間適當的距離可使天線得到穩定的半功率波束寬度和穩定的增益，反射板I內的翻邊4則能讓天線在± 45度平面上都滿足軸向交叉極化比遠大于15dB和平面內±60度范圍大于1dB的要求;通過調整輻射單元的長度可控制低頻模式的移動，調整輻射單元之間的距離可同時控制兩個模式的移動，以便得到所需的帶寬。
[0050]實施例2:
[0051]如圖11所示，本實施例的主要特點是:所述四個輻射單元(第一輻射單元5、第二輻射單元6、第三輻射單元7和第四輻射單元8)的形狀均為經切角處理的方形，其它部分同實施例I，也能實現目標特性，滿足基站天線對各個參數的要求。
[0052]上述實施例中，所述反射板I和翻邊4均采用鋁合金材料制成，所述支撐結構3采用聚四氟乙烯塑料(塑料王“Teflon”)制成，所述十字形饋電結構2和四個輻射單元均采用銅材料制成。
[0053]綜上所述，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。
[0054]以上所述，僅為本實用新型專利較佳的實施例，但本實用新型專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型專利所公開的范圍內，根據本實用新型專利的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型專利的保護范圍。
【主權項】
1.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，其特征在于:還包括十字形饋電結構、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。2.根據權利要求1所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于: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輻射單元構成的一對偶極子進行饋電。3.根據權利要求1所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于: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福射單元--對應連接，每根同軸線上端的內導體在穿過其對應的福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。4.根據權利要求3所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于: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。5.根據權利要求3或4所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于:所述支撐結構的形狀為圓柱體。6.根據權利要求3或4所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于:所述支撐結構采用聚四氟乙烯塑料制成。7.根據權利要求4所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于:所述反射板和翻邊均采用鋁合金材料制成。8.根據權利要求1-4任一項所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于: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。9.根據權利要求1-4任一項所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于:所述十字形饋電結構和四個輻射單元均采用銅材料制成。10.根據權利要求1-4任一項所述的改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，其特征在于:所述四根同軸線均為50 Ω的同軸線。
【專利摘要】本實用新型公開了一種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均與SMA頭連接；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。本實用新型具有寬頻帶、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。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q1/12, H01Q19/10, H01Q15/14, H01Q21/24
【公開號】CN205211944
【申請號】CN201520966315
【發明人】涂治紅, 柳炎炎, 褚慶昕
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月27日