專利名稱：一種雙極化寬頻段天線輻射單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及基站天線技術，尤其涉及一種雙極化寬頻段天線輻射單元。
背景技術：
移動通信是信息傳輸和交流的重要系統(tǒng)之一，隨著業(yè)務量不斷增加、城市的不斷發(fā)展，移動通信網(wǎng)絡覆蓋在不斷擴大和完善；隨著社會的進步和發(fā)展，移動通信越來越面向大眾。就中國移動通信目前的現(xiàn)狀來說，其兩個最大運營商——中國移動和中國聯(lián)通根據(jù)發(fā)展的需要，不斷地提高服務質(zhì)量，爭取和發(fā)展更多的客戶資源，在系統(tǒng)擴容和增加覆蓋范圍上大力投入。其措施是一方面增加已有基站的容量，提高城區(qū)等用戶密集區(qū)的服務質(zhì)量；另一方面增加基站系統(tǒng)和直放站系統(tǒng)的數(shù)量，提高城鎮(zhèn)及連接城鎮(zhèn)的主要交通干線范圍內(nèi)的覆蓋質(zhì)量，增加城郊及廣大農(nóng)村的覆蓋范圍。
基站天線是移動通信系統(tǒng)室外覆蓋的關鍵部件，具有廣闊的應用前景?；咎炀€主要有單極化基站天線和±45°雙極化基站天線?！?5°雙極化基站天線是極化分集移動通信系統(tǒng)的關鍵部件，直接影響移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍和極化分集增益。
現(xiàn)有技術中，常規(guī)的對稱振子輻射單元或微帶輻射單元組成的±45°雙極化基站天線，其交差極化鑒別率不高，影響+45°天線和-45°天線的相關性，從而影響通信系統(tǒng)的分集效果；交差極化鑒別率不高還會影響端口的隔離度；再有對稱振子輻射單元的頻段寬度約為13％左右，對于微帶輻射單元的天線，其頻段寬度更窄，在10％以下。

發(fā)明內(nèi)容
為了改進現(xiàn)有技術的缺點，達到良好的電氣特性和寬頻段的目的，本實用新型提供了一種雙極化寬頻段天線輻射單元以及一種雙極化寬頻段天線。
本實用新型的雙極化寬頻段天線輻射單元包括至少一對環(huán)狀輻射單元臂，所述環(huán)狀輻射單元臂相對于所述天線輻射單元的中心軸而對稱；與所述環(huán)狀輻射單元臂對應并連接的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置。
在上述天線輻射單元中所述環(huán)狀輻射單元臂為兩對，相對于所述天線輻射單元的中心軸成對稱正交結(jié)構(gòu)。
所述的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置同時作為所述天線輻射單元的支撐結(jié)構(gòu)。
所述的天線輻射單元被支撐于一接地金屬反射板的上方，并位于一接地金屬反射腔內(nèi)，所述接地金屬反射腔與所述天線輻射單元位于所述接地金屬反射板的同一側(cè)。
所述環(huán)狀輻射單元臂所在的平面與所述接地金屬反射板之間的距離為工作波長的四分之一。
所述的天線輻射單元相對于所述的接地金屬反射板呈電氣連接或/和直流懸浮結(jié)構(gòu)。
所述環(huán)狀輻射單元臂的環(huán)狀長度為工作波長的0.42～0.65倍。
所述的天線輻射單元可以單獨或同時采用印制板結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
所述平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置的短路距離為工作波長的四分之一。
本實用新型的雙極化寬頻段天線由上述的天線輻射單元進行水平或/和垂直排列組陣形成。
本實用新型能夠獲得良好的端口隔離特性和良好的交叉極化鑒別率，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為本實用新型的天線輻射單元的俯視圖；圖2為本實用新型的天線輻射單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的印制版實現(xiàn)形式的頂視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實用新型的陣列天線的透視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作一步的詳細說明。
參閱圖1、圖2，本實用新型的天線輻射單元由如下各部分組成兩對環(huán)狀輻射單元臂1a、1b和2a、2b；與每對輻射單元臂對應的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置1c和2c。
天線輻射單元臂1a、1b和2a、2b為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但是也可以適當?shù)馗淖冃螤?；天線輻射單元臂1a、1b和2a、2b相對于輻射單元中心軸呈軸對稱結(jié)構(gòu)，兩個極化的單元臂呈對稱正交布置，組成輻射對稱振子，作為微波能量輻射的主要部件；環(huán)狀長度L保證在整個工作頻段內(nèi)選擇在0.42～0.65個波長，可根據(jù)匹配阻抗適當?shù)钠蛏舷藁蛳孪?。天線輻射單元臂1a、1b和2a、2b在一個平面內(nèi)，其相距于反射板4的高度1h優(yōu)先選擇為中心工作頻率的四分之一波長，并可根據(jù)形成天線輻射特性的不同作適當?shù)奈⒄{(diào)，要求波束寬度寬的天線其高度1h可以微調(diào)升高。
平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置1c和2c連接相應的單元臂，實現(xiàn)從不平衡饋電(如同軸饋電)到平衡饋電的轉(zhuǎn)換，并完成阻抗匹配的變換，并同時實現(xiàn)對環(huán)狀輻射單元臂的結(jié)構(gòu)支撐；設計時不僅電氣上要達到預期效果，而且需要與天線輻射單元臂機構(gòu)匹配。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置1c和2c，其短路距離1L優(yōu)先選擇為中心工作頻率的四分之一波長，可根據(jù)單元的特性阻抗作適當調(diào)整，以利于實現(xiàn)阻抗匹配。平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置總是配套環(huán)狀輻射單元臂成對存在，其上的微波電流成對反向，因此平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置不作為天線的輻射部件，其不會或很少輻射電磁能量。
由環(huán)狀輻射單元臂(1a、1b和2a、2b)、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置1c和2c組成的輻射單元被支撐在金屬反射板4的上方，相對于接地金屬反射板4呈電氣連接或/和直流懸浮結(jié)構(gòu)；且金屬反射腔3與輻射單元位于金屬反射板4的同一側(cè)向方向上。金屬反射腔3和金屬反射板4是天線的邊界條件，它們的結(jié)構(gòu)尺寸的組合對天線的輻射特性起重要作用，與環(huán)狀輻射單元共同確定天線的輻射特性參數(shù)，可得到65°或90°的波束寬度和高性能的前后比特性，并同時實現(xiàn)兩個極化的前后比、交叉極化鑒別率和兩個極化之間的良好端口隔離度等性能。這種最佳組合不是唯一的，可用天線仿真專業(yè)軟件進行優(yōu)化。
參閱圖3，本實用新型的輻射單元可以單獨或同時采用印制板結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
環(huán)狀輻射單元臂1a、1b和2a、2b能單獨成對應用，成為單極化的天線輻射單元，并可組陣應用。參閱圖4，按照上述設計原則，實現(xiàn)了利用本實用新型技術進行的陣列天線。
本實用新型的雙極化寬頻段天線輻射單元，實用于移動通信系統(tǒng)DCS1800MHz、DECT1800MHz、PCS1900MHz、IMT-2000、2.4GHz WLAN等多個頻段。這種雙極化寬頻段天線輻射單元其可作為單獨的天線使用，更多的是作為陣列天線的組陣單元。其輻射電場的極化方向為平行于通過每對環(huán)狀輻射振子的長軸線，輻射特性參數(shù)由單元特性、天線陣的單元數(shù)、天線的邊界條件共同確定；通過它們適當?shù)慕M合，能夠獲得良好的端口隔離特性和良好的交叉極化鑒別率。
容易看出，按照本實用新型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、成本低和裝配安裝方便。
如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和描述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制，本領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍的前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。所附的權(quán)利要求書覆蓋了本實用新型精神和范圍內(nèi)的所有這些改變和修改。
權(quán)利要求1.一種雙極化寬頻段天線輻射單元，其特征在于，它包括至少一對環(huán)狀輻射單元臂，所述環(huán)狀輻射單元臂相對于所述天線輻射單元的中心軸而對稱；與所述環(huán)狀輻射單元臂對應并連接的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的天線輻射單元，其特征在于，所述環(huán)狀輻射單元臂為兩對，相對于所述天線輻射單元的中心軸成對稱正交結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的天線輻射單元，其特征在于，所述的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置同時作為所述天線輻射單元的支撐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的天線輻射單元，其特征在于，所述的天線輻射單元被支撐于一接地金屬反射板的上方，并位于一接地金屬反射腔內(nèi)，所述接地金屬反射腔與所述天線輻射單元位于所述接地金屬反射板的同一側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的天線輻射單元，其特征在于，所述環(huán)狀輻射單元臂所在的平面與所述接地金屬反射板之間的距離為工作波長的四分之一。
6.如權(quán)利要求4所述的天線輻射單元，其特征在于，所述的天線輻射單元相對于所述的接地金屬反射板呈電氣連接或/和直流懸浮結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的天線輻射單元，其特征在于，所述環(huán)狀輻射單元臂的環(huán)狀長度為工作波長的0.42～0.65倍。
8.如權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的天線輻射單元，其特征在于，所述的天線輻射單元可以單獨或同時采用印制板結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的天線輻射單元，其特征在于，所述平衡-不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置的短路距離為工作波長的四分之一。
10.一種雙極化寬頻段天線，其特征在于，由權(quán)利要求1所述的天線輻射單元進行水平或/和垂直排列組陣形成。
專利摘要本實用新型公開了一種雙極化寬頻段天線輻射單元，它包括至少一對環(huán)狀輻射單元臂，環(huán)狀輻射單元臂相對于天線輻射單元的中心軸而對稱；與環(huán)狀輻射單元臂對應并連接的平衡－不平衡轉(zhuǎn)換和饋電匹配裝置。本實用新型還公開了一種雙極化寬頻段天線，由前述的天線輻射單元進行水平或/和垂直排列組陣形成。本實用新型能夠獲得良好的端口隔離特性和良好的交叉極化鑒別率，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H01Q1/36GK2702458SQ200320119738
公開日2005年5月25日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者蔣祥茂 申請人:京信通信系統(tǒng)(廣州)有限公司