專利名稱：寬頻雙極化定向輻射單元及天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種寬頻雙極化定向輻射單元及天 線。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，各種制式的工作頻段也在不斷擴(kuò)展，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中 智能天線的工作頻率為1880-1920MHz，2010-2025MHz，2300-2400MHz ；DCS的通信頻率為 1710-1880MHz ；PCS 的通信頻率為 1850_1990MHz ；UMTS 的通信頻率為 1920_2170MHz ；WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互聯(lián)接入)的部分通 信頻段為23004690MHz。因此，現(xiàn)已提出了能兼顧上述制式的，工作頻段為17104690MHz 的寬帶天線的市場(chǎng)需求。而1710-2690MHZ的相對(duì)頻帶寬度則達(dá)到44. 5%，現(xiàn)有的雙極化天 線振子一般都難以滿足，由此組成的天線陣的帶寬也受到限制?，F(xiàn)有寬帶振子的設(shè)計(jì)方案，如申請(qǐng)?zhí)枮?0091003979. 4的中國(guó)專利所揭露的雙極 化天線振子，其采用4個(gè)鏤孔扇形輻射片且整體壓鑄成型的結(jié)構(gòu)，但相對(duì)帶寬仍不夠理想， 不能滿足市場(chǎng)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種高阻抗帶寬、高隔離度的，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，安裝方便，一致性好，易于生產(chǎn)的寬頻雙極化定向輻射單元及天線。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，一方面，一種寬頻雙極化定向輻射單元，用于安裝在反射板 上構(gòu)成天線，其包括固定于所述反射板上的支撐件、多個(gè)自所述支撐件的第一端延伸形成 的輻射體以及為所述輻射體饋電的饋電電纜，所述多個(gè)輻射體構(gòu)成兩組正交的半波振子， 所述寬頻雙極化定向輻射單元還包括如下三種阻抗帶寬提升結(jié)構(gòu)中的至少一種
設(shè)于每個(gè)所述輻射體上的鏤空結(jié)構(gòu)，所述鏤空結(jié)構(gòu)包括位于所述輻射體中部的第一鏤 空多邊形和兩個(gè)對(duì)稱地位于所述第一鏤空多邊形兩側(cè)的第二鏤空多邊形；
設(shè)于各所述輻射體的下表面，自所述輻射體與所述支撐件相連接的根部分別沿各所述 輻射體的與所述支撐件對(duì)應(yīng)相鄰的兩邊緣延伸形成的加載段；
所述饋電電纜與所述輻射體電連接的對(duì)應(yīng)連接處低于所述輻射體的上表面。另一方面，還提供了一種天線，包括作為發(fā)射器的反射板，所述反射板上設(shè)置至少 一所述的寬頻雙極化定向輻射單元。上述技術(shù)方案具有如下有益效果
1.因?yàn)椴捎昧嗽O(shè)于每個(gè)輻射體上的包括位于所述輻射體中部的第一鏤空多邊形和兩 個(gè)對(duì)稱地位于所述第一鏤空多邊形兩側(cè)的第二鏤空多邊形組成的鏤空結(jié)構(gòu)，所以提升了阻 抗帶寬和隔離度。2.因?yàn)椴捎昧俗运鲚椛潴w與所述支撐件相連接的根部分別沿各所述輻射體的 與所述支撐件對(duì)應(yīng)相鄰的兩邊緣延伸形成的加載段，所以提升了阻抗帶寬和隔離度。
3.因?yàn)椴捎昧怂鲳侂婋娎|與所述輻射體電連接的對(duì)應(yīng)連接處低于所述輻射體 的上表面的結(jié)構(gòu)，所以提升了阻抗帶寬和隔離度。本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元及天線在三種阻抗帶寬提升結(jié)構(gòu)均采 用時(shí)效果最佳，克服了現(xiàn)有的雙極化天線振子相對(duì)帶寬及對(duì)應(yīng)的天線陣的帶寬低的技術(shù)問(wèn) 題，進(jìn)而達(dá)到了高阻抗帶寬、高隔離度的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，一致性好，易于生產(chǎn)的技術(shù) 效果。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的分解示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的加載段的第一實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的加載段的第二實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的加載段的第三實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元的加載段的第四實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例的裝配有饋電電纜的寬頻雙極化定向輻射單元的示意圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元實(shí)測(cè)的駐波及隔離示意圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元仿真的方向圖。附圖標(biāo)注說(shuō)明輻射體1;細(xì)長(zhǎng)方體2;第一鏤空多邊形3;第二鏤空多邊形4; 饋電片5;絕緣墊片6;圓臺(tái)7;通孔8;加載段9;支撐件10;螺孔11;定位銷12 ；外導(dǎo) 體13 ；內(nèi)導(dǎo)體14。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖1 圖7，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種寬頻雙極化定向輻射單元及天線。所 述寬頻雙極化定向輻射單元大致“T”字形，用于安裝在反射板上構(gòu)成天線，包括支撐件10 及多個(gè)自支撐件10的第一端延伸形成的多個(gè)輻射體1組成的兩組正交的半波振子、加載段 9及饋電部件。其中，支撐件10、加載段9及輻射體1為一體成型而成，這種一體化設(shè)計(jì)增 強(qiáng)了所述寬頻雙極化定向輻射單元的機(jī)械抗震性和生產(chǎn)的一致性。支撐件10用于固定于所述反射板上，為上大下小并具有一定斜度的柱形支撐結(jié) 構(gòu)。支撐件10第一端對(duì)應(yīng)一凹槽，第二端設(shè)置有用于固定于所述反射板的螺孔11及兩個(gè) 定位銷12，螺孔11設(shè)于兩個(gè)定位銷12的中間位置。從而，借助螺栓及設(shè)有所述反射板上的 定位孔，所述寬頻雙極化定向輻射單元便可以牢靠地固定在所述反射板上。兩組正交的半波振子，每組所述半波振子均包括兩個(gè)輻射體1，輻射體1共有4個(gè)， 且呈矩陣排列，同一組的輻射體1位于對(duì)角位置，輻射體1兩兩對(duì)稱且正交組合形成正負(fù)45 度的極化方向分布。各輻射體1等高，相鄰兩輻射體1之間具有等寬間隙。各輻射體1的 靠?jī)?nèi)部的角落下陷形成缺口，各輻射體1的缺口共同組成所述凹槽。
各輻射體1呈鏤空的正方框狀，每個(gè)輻射體1對(duì)應(yīng)的鏤空結(jié)構(gòu)由3個(gè)呈對(duì)稱放射 狀分布的多邊形組成，包括位于輻射體1中部的第一鏤空多邊形3和兩個(gè)對(duì)稱地位于第一 鏤空多邊形3兩側(cè)的第二鏤空多邊形4，也即嵌在所述鏤空結(jié)構(gòu)的兩細(xì)長(zhǎng)方體2將所述鏤空 結(jié)構(gòu)劃分為中間一個(gè)第一鏤空多邊形3和兩側(cè)的兩個(gè)第二鏤空多邊形4。因而，通過(guò)將傳統(tǒng) 的方形金屬薄片，進(jìn)行鏤空使得寬頻雙極化定向輻射單元的阻抗帶寬得到很好的延展，且 降低了生產(chǎn)成本；輻射體1的輪廓為正方形，這樣使得輻射體1上的電流在兩個(gè)臂分叉處的 流動(dòng)的方向始終呈180度反向，并通過(guò)輻射體1與輻射體1之間的矢量疊加及抵消作用，得 到了正負(fù)45度的雙極化輻射，保證了寬頻雙極化定向輻射單元工作電流的對(duì)稱性，這種特 殊的輻射結(jié)構(gòu)具有良好的隔離度特性，而且阻抗特性得到很好的改善，從而達(dá)到展寬帶寬 的作用。兩個(gè)相鄰的輻射體1的缺口內(nèi)設(shè)有圓臺(tái)7，另兩個(gè)相鄰的輻射體1缺口內(nèi)分別開(kāi)設(shè) 有通孔8。加載段9有4對(duì)共8個(gè)，設(shè)于各輻射體1的下表面，自輻射體1與支撐件10相連 接的根部分別沿各輻射體1的與支撐件10對(duì)應(yīng)相鄰的兩邊緣延伸形成，加載段9實(shí)現(xiàn)了所 述寬頻雙極化定向輻射單元的阻抗帶寬和高隔離度。如圖3所示，第一實(shí)施方式中，加載段 9在其延伸方向的各處等高，呈長(zhǎng)方體狀；如圖4 圖5所示，第二和第三實(shí)施方式中，加載 段9的高度從所述根部沿所述邊緣逐漸降低，從而對(duì)應(yīng)的斜面呈直線或曲線；如圖6所示， 加載段9高度從其中段開(kāi)始沿所述邊緣逐漸降低，從而對(duì)應(yīng)的截面呈梯形狀。饋電部件設(shè)于所述凹槽內(nèi)，用于為輻射體1饋電，包括兩片饋電片5、兩根饋電電 纜及絕緣墊片6。每個(gè)饋電片5 —端套設(shè)于圓臺(tái)7上，另一端電連接于所述饋電電纜。兩片饋電片 5呈十字形的空間垂直狀，構(gòu)成兩個(gè)極化交叉饋電，可以有效地改變所述寬頻雙極化定向輻 射單元的阻抗特性。所述饋電電纜的外導(dǎo)體13與通孔8的底端面持平并電連接，所述饋電電纜的內(nèi)導(dǎo) 體14穿過(guò)并電連接于饋電片5的另一端。通過(guò)在輻射體1的缺口位置開(kāi)設(shè)通孔8和增加 圓臺(tái)7，以及外導(dǎo)體13上端面與通孔8的底端面持平的結(jié)構(gòu)，使對(duì)應(yīng)的饋電方式便于生產(chǎn)組 裝及焊接，且結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，一致性好，成本低廉。絕緣墊片6墊設(shè)于饋電片5與輻射體1對(duì)應(yīng)缺口的底面之間，絕緣墊片6采用塑 料、陶瓷等絕緣材料，從而具有良好的絕緣效果，保證了電性能的一致性。所述天線包括作為發(fā)射器的反射板及設(shè)置于所述反射板上的至少一所述寬頻雙 極化定向輻射單元。輻射體1的上表面與所述反射板的距離為0. 2 0. 3個(gè)中心頻率波長(zhǎng)。請(qǐng)參考圖8，可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例的寬頻雙極化定向輻射單元在 171(Γ2700ΜΗζ頻段下的駐波均小于1. 4 ；隔離度小于48dB。請(qǐng)參考圖9，可以看出在1710 2700MHz寬頻帶下的波束寬度在61 69之間，跨
度較小。最后應(yīng)補(bǔ)充說(shuō)明，輻射體的饋電方式為直接饋電方式，生產(chǎn)可靠，饋電網(wǎng)絡(luò)的布局 方便靈活。若改為其它的饋電方式，如空氣耦合等，這時(shí)只需要適當(dāng)調(diào)節(jié)輻射體的尺寸和耦 合部分的電抗值大小。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員
5來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種寬頻雙極化定向輻射單元，用于安裝在反射板上構(gòu)成天線，其包括固定于所述 反射板上的支撐件、多個(gè)自所述支撐件的第一端延伸形成的輻射體以及為所述輻射體饋電 的饋電電纜，所述多個(gè)輻射體構(gòu)成兩組正交的半波振子，其特征在于，所述寬頻雙極化定向 輻射單元還包括如下三種阻抗帶寬提升結(jié)構(gòu)中的至少一種設(shè)于每個(gè)所述輻射體上的鏤空結(jié)構(gòu)，所述鏤空結(jié)構(gòu)包括位于所述輻射體中部的第一鏤 空多邊形和兩個(gè)對(duì)稱地位于所述第一鏤空多邊形兩側(cè)的第二鏤空多邊形；設(shè)于各所述輻射體的下表面，自所述輻射體與所述支撐件相連接的根部分別沿各所述 輻射體的與所述支撐件對(duì)應(yīng)相鄰的兩邊緣延伸形成的加載段；所述饋電電纜與所述輻射體電連接的對(duì)應(yīng)連接處低于所述輻射體的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，所述加載段在其延伸 方向的各處等高或所述加載段的高度從所述根部或從所述加載段的中段開(kāi)始沿所述邊緣 逐漸降低。
3.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，各所述輻射體等高，相 鄰兩所述輻射體之間具有等寬間隙。
4.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，所述輻射體共有4個(gè)， 且呈矩陣排列，同一組的輻射體位于對(duì)角位置，所述輻射體兩兩對(duì)稱且正交組合形成正負(fù) 45度的極化方向分布。
5.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，每組半波振子的兩個(gè) 輻射體的相鄰頂角通過(guò)饋電片連接，所述饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體穿過(guò)并電連接于所述饋電片， 對(duì)應(yīng)的外導(dǎo)體電連接于所述輻射體。
6.如權(quán)利要求5所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，所述寬頻雙極化定向 輻射單元還包括絕緣墊片，所述絕緣墊片墊設(shè)于所述饋電片與所述輻射體之間。
7.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，所述支撐件的第二端 設(shè)置有用于固定于所述反射板的兩個(gè)定位銷及螺孔，所述螺孔設(shè)于兩個(gè)所述定位銷的中間 位置。
8.如權(quán)利要求1所述的寬頻雙極化定向輻射單元，其特征在于，所述支撐件、加載段及 輻射體一體成型而成。
9.一種天線，包括作為發(fā)射器的反射板，其特征在于所述反射板上設(shè)置至少一如權(quán) 利要求1 8中任意一項(xiàng)所述的寬頻雙極化定向輻射單元。
10.如權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于所述輻射體的上表面與所述反射板的距離 為0.2 0.3個(gè)中心頻率波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種寬頻雙極化定向輻射單元及天線。所述寬頻雙極化定向輻射單元，用于安裝在反射板上構(gòu)成天線，其包括支撐件、輻射體以及饋電電纜，還包括如下三種阻抗帶寬提升結(jié)構(gòu)中的至少一種設(shè)于每個(gè)所述輻射體上的鏤空結(jié)構(gòu)，所述鏤空結(jié)構(gòu)包括位于所述輻射體中部的第一鏤空多邊形和兩個(gè)對(duì)稱地位于所述第一鏤空多邊形兩側(cè)的第二鏤空多邊形；設(shè)于各所述輻射體的下表面的加載段；所述饋電電纜與所述輻射體電連接的對(duì)應(yīng)連接處低于所述輻射體的上表面。所述寬頻雙極化定向輻射單元為一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，一致性好，易于生產(chǎn)；而且具備很寬的阻抗帶寬、高隔離度、高增益及高交叉極化的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01Q1/12GK102117961SQ20111006469
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者伍裕江, 劉木林, 吳中林, 成剛, 曾明, 石磊, 蔡貴鴻, 高卓峰 申請(qǐng)人:廣東通宇通訊股份有限公司