本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種雙極化天線。

背景技術(shù)：

隨著高速無線數(shù)據(jù)接入技術(shù)的發(fā)展和個人無線局域網(wǎng)業(yè)務(wù)的興起，高速率移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。為了適應(yīng)通信多網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢和信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俾室螅枰到y(tǒng)能夠提供越來越大的帶寬，寬頻帶技術(shù)也已成為發(fā)展的必然趨勢。超寬帶陣列雙極化基站天線作為無線信號出入的門戶、作為移動通信網(wǎng)絡(luò)的最前端設(shè)備，可以為通信系統(tǒng)的高速率要求提供性能保證。

然而，現(xiàn)有的雙極化天線為使得端口間的隔離性能達(dá)到28dB甚至更高，常是通過加工振子之間的距離或者用機(jī)械的方式減小雙極化振子間的耦合，來提供隔離度的。但是，這種方式不僅增加了天線的尺寸還增加了天線的設(shè)計難度，使輻射單元結(jié)構(gòu)和饋電形式復(fù)雜化，很難保證匹配的一致性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雙極化天線，在滿足帶寬隔離度設(shè)計性能的同時，橫向尺寸做到緊湊化，為陣列設(shè)計提供便利和可行性操作。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種雙極化天線，包括：

設(shè)置于第一導(dǎo)電支架上的水平極化輻射貼片組；

設(shè)置于第二導(dǎo)電支架上的垂直極化輻射貼片組，以及

設(shè)置于所述垂直極化輻射貼片組上支撐所述水平極化輻射貼片組的絕緣支架；其中，

所述水平極化輻射貼片組包括：由上至下層疊設(shè)置的水平極化輻射諧振引向片、水平極化輻射金屬貼片和水平金屬地板，所述水平金屬地板上設(shè)置有與所述水平極化輻射金屬貼片耦合的第一耦合饋電線；

所述垂直極化輻射貼片組包括：由上至下層疊設(shè)置的垂直極化輻射諧振引向片、垂直極化輻射金屬貼片和垂直金屬地板，所述垂直金屬地板上設(shè)置有與所述垂直極化輻射金屬貼片耦合的第二耦合饋電線；

所述水平金屬地板在所述垂直極化輻射貼片組上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的非極化方向上遮蔽所述垂直極化輻射諧振引向片、垂直極化輻射金屬貼片和垂直金屬地板；在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直極化輻射諧振引向片、垂直極化輻射金屬貼片和垂直金屬地板；

所述水平極化輻射諧振引向片的數(shù)量多于所述垂直極化輻射諧振引向片的數(shù)量。

其中，所述水平極化輻射諧振引向片包括第一諧振引向片和第二諧振引向片，所述第一諧振引向片設(shè)置于所述第二諧振引向片上側(cè)，且所述第一諧振引向片在所述第二諧振引向片上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述第二諧振引向片。

其中，所述水平極化輻射金屬貼片和所述垂直極化輻射金屬貼片均為對稱結(jié)構(gòu)，包括：第一部分、凸出于所述第一部分第一端設(shè)置的第二部分、凸出于所述第一部分第二端設(shè)置的第三部分以及凸出與所述第二部分的第四部分；其中，在與對稱軸垂直的方向上，所述第四部分的長度小于所述第二部分的長度，所述第二部分的長度小于所述第一部分的長度，所述第三部分的長度小于所述第一部分的長度。

其中，所述水平極化輻射諧振引向片在所述水平極化輻射金屬貼片上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述水平極化輻射金屬貼片；所述水平極化輻射金屬貼片在所述水平金屬地板上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述水平金屬地板。

其中，所述第一耦合饋電線與所述水平金屬地板的連接端設(shè)置在未被所述水平極化輻射金屬貼片的垂直投影遮蔽的位置。

其中，所述垂直極化輻射諧振引向片在所述垂直極化輻射金屬貼片上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直極化輻射金屬貼片；所述垂直極化輻射金屬貼片在所述垂直金屬地板上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直金屬地板。

其中，所述第二耦合饋電線與所述垂直金屬地板的連接端設(shè)置在未被所述垂直極化輻射金屬貼片的垂直投影遮蔽的位置。

其中，所述水平金屬地板與所述第一耦合饋電線連接處設(shè)置有第一饋電端子，所述垂直金屬地板與所述第二耦合饋電線連接處設(shè)置有第二饋電端子。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

本發(fā)明實施例的雙極化天線，主要包括水平極化輻射貼片組和垂直極化輻射貼片組，水平極化輻射貼片組通過絕緣支架設(shè)置于垂直極化輻射貼片組的上方。其中，水平極化輻射貼片組在第一導(dǎo)電支架上，由上至下層疊設(shè)置有水平極化輻射諧振引向片、水平極化輻射金屬貼片和水平金屬地板，水平金屬地板上的第一耦合饋電線與水平極化輻射金屬貼片耦合，而垂直極化輻射貼片組在第二導(dǎo)電支架上，也由上至下層疊設(shè)置垂直極化輻射諧振引向片、垂直極化輻射金屬貼片和垂直金屬地板，垂直金屬地板上的第二耦合饋電線與垂直極化輻射金屬貼片耦合。采用層疊縱向交錯放置的方式，使得兩輻射貼片組在各自極化諧振方向上互不遮擋，有效提升了兩端口間的隔離度，保證各極化端口的正常收發(fā)工作。同時，這種結(jié)構(gòu)的雙極化天線在橫向結(jié)構(gòu)尺寸上實現(xiàn)了小型化，克服了現(xiàn)有天線設(shè)計中通過加大單元端口之間的距離或者用機(jī)械的方式減小雙極化振子間的耦合性的不足，為小型化天線陣列設(shè)計提供便利和可行性操作。而且由于這種層疊放置結(jié)構(gòu)，使各貼片間所激發(fā)的諧振頻率不同，結(jié)合采用的鄰近耦合饋電形式，有效的改善了天線的阻抗帶寬，提升了天線的工作頻域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本發(fā)明實施例的雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本發(fā)明實施例的雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖4為本發(fā)明實施例的雙極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖四；

圖5為本發(fā)明實施例中水平極化輻射金屬貼片和垂直極化輻射金屬貼片的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的雙極化天線的雙極化端口回波損耗曲線圖；

圖7為本發(fā)明實施例的雙極化天線的雙極化端口隔離度曲線圖；

圖8為本發(fā)明實施例的雙極化天線的垂直極化端口700MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D；

圖9為本發(fā)明實施例的雙極化天線的垂直極化端口800MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D；

圖10為本發(fā)明實施例的雙極化天線的垂直極化端口900MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D；

圖11為本發(fā)明實施例的雙極化天線的水平極化端口700MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D；

圖12為本發(fā)明實施例的雙極化天線的水平極化端口800MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D；

圖13為本發(fā)明實施例的雙極化天線的水平極化端口900MHz頻點E面主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D。

附圖標(biāo)記說明

1-水平極化輻射諧振引向片；2-水平極化輻射金屬貼片；3-水平金屬地板；4-第一耦合饋電線；5-垂直極化輻射諧振引向片；6-垂直極化輻射金屬貼片；7-垂直金屬地板；8-第二耦合饋電線；9-第一饋電端子；10-第二饋電端子；11-第一導(dǎo)電支架；12-第二導(dǎo)電支架；13-絕緣支架；101-第一諧振引向片；102-第二諧振引向片；201-第一部分；202-第二部分；203-第三部分；204-第四部分。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明針對現(xiàn)有的雙極化天線設(shè)計時對天線寬頻帶和隔離度指標(biāo)同時滿足的難度問題，以及在滿足隔離度性能的要求時會增加天線的尺寸和設(shè)計難度的問題，提供了一種雙極化天線，在滿足寬頻帶高隔離度設(shè)計性能的同時，橫向尺寸做到緊湊化，為陣列設(shè)計提供便利和可行性操作。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明實施例的一種雙極化天線，包括：設(shè)置于第一導(dǎo)電支架11上的水平極化輻射貼片組；設(shè)置于第二導(dǎo)電支架12上的垂直極化輻射貼片組，以及設(shè)置于所述垂直極化輻射貼片組上支撐所述水平極化輻射貼片組的絕緣支架13；其中，所述水平極化輻射貼片組包括：由上至下層疊設(shè)置的水平極化輻射諧振引向片1、水平極化輻射金屬貼片2和水平金屬地板3，所述水平金屬地板3上設(shè)置有與所述水平極化輻射金屬貼片2耦合的第一耦合饋電線4；所述垂直極化輻射貼片組包括：由上至下層疊設(shè)置的垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7，所述垂直金屬地板7上設(shè)置有與所述垂直極化輻射金屬貼片6耦合的第二耦合饋電線8；所述水平金屬地板3在所述垂直極化輻射貼片組上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的非極化方向上遮蔽所述垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7；在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7；所述水平極化輻射諧振引向片1的數(shù)量多于所述垂直極化輻射諧振引向片5的數(shù)量。

通過上述內(nèi)容可知，本發(fā)明實施例的雙極化天線，主要包括水平極化輻射貼片組和垂直極化輻射貼片組，水平極化輻射貼片組通過絕緣支架13設(shè)置于垂直極化輻射貼片組的上方。其中，水平極化輻射貼片組在第一導(dǎo)電支架11上，由上至下依次層疊設(shè)置有水平極化輻射諧振引向片1、水平極化輻射金屬貼片2和水平金屬地板3，水平金屬地板3上的第一耦合饋電線4與水平極化輻射金屬貼片2耦合，而垂直極化輻射貼片組在第二導(dǎo)電支架12上，也由上至下依次層疊設(shè)置有垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7，垂直金屬地板7上的第二耦合饋電線8與垂直極化輻射金屬貼片6耦合。

由于水平金屬地板3在垂直極化輻射貼片組上的垂直投影，在垂直極化輻射貼片組的非極化方向上遮蔽垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7，而在垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽垂直極化輻射諧振引向片5、垂直極化輻射金屬貼片6和垂直金屬地板7，這樣層疊縱向交錯放置的方式，使得兩輻射貼片組在各自極化諧振方向上互不遮擋，有效提升了兩端口間的隔離度，保證各極化端口的正常收發(fā)工作。同時，這種結(jié)構(gòu)的雙極化天線在橫向結(jié)構(gòu)尺寸上實現(xiàn)了小型化，克服了現(xiàn)有天線設(shè)計中通過加大單元端口之間的距離或者用機(jī)械的方式減小雙極化振子間的耦合性的不足，為小型化天線陣列設(shè)計提供便利和可行性操作。

此外，該雙極化天線的層疊放置結(jié)構(gòu)，水平極化輻射諧振引向片的數(shù)量多于垂直極化輻射諧振引向片的數(shù)量，通過貼片間的縫隙耦合能量，使各貼片間產(chǎn)生不同的諧振頻率，結(jié)合采用的鄰近耦合形式的饋電方式，有效的改善了天線的阻抗帶寬，提升了天線的工作頻域。并且，導(dǎo)電支架貫穿了對應(yīng)貼片組，除支撐作用外還有效的抵消了耦合饋電和層疊貼片引起的電容效應(yīng)。

應(yīng)該了解的是，為實現(xiàn)水平極化輻射貼片組穩(wěn)固設(shè)置于垂直極化輻射貼片組上，優(yōu)選的，如圖3和圖4所示，4個柱狀的絕緣支架13對稱設(shè)置于垂直極化輻射貼片組中的垂直極化輻射諧振引向片5上。當(dāng)然，也可以采用形狀的絕緣支架13將水平極化輻射貼片組支撐在垂直極化輻射貼片組上。

本發(fā)明的雙極化天線中，優(yōu)選的，如圖5所示，所述水平極化輻射金屬貼片2和所述垂直極化輻射金屬貼片6均為對稱結(jié)構(gòu)，包括：第一部分201、凸出于所述第一部分201第一端設(shè)置的第二部分202、凸出于所述第一部分201第二端設(shè)置的第三部分203以及凸出與所述第二部分202的第四部分204；其中，在與對稱軸垂直的方向上，所述第四部分204的長度小于所述第二部分202的長度，所述第二部分202的長度小于所述第一部分201的長度，所述第三部分203的長度小于所述第一部分201的長度。

這樣，水平極化輻射金屬貼片2和垂直極化輻射金屬貼片6得到如圖5所示的階梯箭頭式結(jié)構(gòu)，包括4個寬度級別，分別為d1、d2、d3和d4，其取值根據(jù)實際應(yīng)用確定。從而，該結(jié)構(gòu)的水平極化輻射金屬貼片2和垂直極化輻射金屬貼片6通過與對應(yīng)的耦合饋電線耦合，產(chǎn)生高低頻的多個諧振模式，進(jìn)一步實現(xiàn)了對天線帶寬的擴(kuò)展。當(dāng)然，水平極化輻射金屬貼片2和垂直極化輻射金屬貼片6的寬度級別的數(shù)量是根據(jù)實際使用預(yù)設(shè)的，因此，不限于圖5所示的4個寬度級別，在此不再贅述。

具體的，在該實施例中，所述水平極化輻射諧振引向片1包括第一諧振引向片101和第二諧振引向片102，所述第一諧振引向片101設(shè)置于所述第二諧振引向片102上側(cè)，且所述第一諧振引向片101在所述第二諧振引向片102上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述第二諧振引向片102。

這樣，通過在水平極化輻射貼片組中設(shè)置的兩個諧振引向片，其諧振頻率的不同，較佳地實現(xiàn)了對天線帶寬的擴(kuò)展。而上側(cè)設(shè)置的第一諧振引向片101，由于其在第二諧振引向片102上的垂直投影，在水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽該第二諧振引向片102，也有效避免了層疊設(shè)置方式對天線工作的影響，保證了天線的正常工作。

進(jìn)一步的，所述水平極化輻射諧振引向片1在所述水平極化輻射金屬貼片2上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述水平極化輻射金屬貼片2；所述水平極化輻射金屬貼片2在所述水平金屬地板3上的垂直投影，在所述水平極化輻射貼片組的極化方向和非極化方向上均未遮蔽所述水平金屬地板3。

其中，所述第一耦合饋電線4與所述水平金屬地板3的連接端設(shè)置在未被所述水平極化輻射金屬貼片2的垂直投影遮蔽的位置。

另外，所述垂直極化輻射諧振引向片5在所述垂直極化輻射金屬貼片6上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直極化輻射金屬貼片6；所述垂直極化輻射金屬貼片6在所述垂直金屬地板7上的垂直投影，在所述垂直極化輻射貼片組的極化方向上未遮蔽所述垂直金屬地板7。

而且，所述第二耦合饋電線8與所述垂直金屬地板7的連接端設(shè)置在未被所述垂直極化輻射金屬貼片6的垂直投影遮蔽的位置。

應(yīng)該知道的是，該實施例中，所述水平金屬地板3與所述第一耦合饋電線4連接處設(shè)置有第一饋電端子9，所述垂直金屬地板7與所述第二耦合饋電線8連接處設(shè)置有第二饋電端子10。

還應(yīng)該知道的，本發(fā)明實施例的雙極化天線，如圖6所示的水平極化模式的回波損耗曲線(實線)和垂直極化模式的回波損耗曲線(虛線)可知，該雙極化天線的水平極化模式的工作通頻帶為687-962MHz，垂直極化模式的工作通頻帶為687-993MHz，相較于現(xiàn)有的雙極化天線，擴(kuò)展了帶寬，完全響應(yīng)了整個新通信業(yè)務(wù)689-960MHz的寬頻域要求。而且，如圖7所示，本發(fā)明實施例的雙極化天線，在整個業(yè)務(wù)工作頻段上，正交極化端口之間都能達(dá)到30dB以上的高隔離度，在761-962MHz頻域內(nèi)隔離度更是高達(dá)38dB以上，較佳的保證了各極化端口各自的正常收發(fā)工作。

如圖8所示，該雙極化天線水平極化端口工作情況下，700MHz頻點在耦合激勵下的空間主輻射面區(qū)域主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D中(主極化為實線，交叉極化為虛線)，0°方向上的m1的最大可用增益Mag為26.50dB，m2的Mag為-3.08dB，因此，通過兩者的差值得到最大輻射方向的交叉極化比為29.6dB。而該雙極化天線水平極化端口工作情況下，800MHz、900MHz頻點在耦合激勵下的空間主輻射面區(qū)域主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D如圖9和圖10所示，在圖9中m1的Mag為27.68dB、m2的Mag為-5.01dB，在圖10中m1的Mag為28.15dB、m2的Mag為-7.99dB，所以，最大輻射方向的交叉極化比分別為32.7dB和36.1dB，優(yōu)于一般通信的15dB?？梢?，該雙極化天線的垂直極化輸出模式有效地抑制了交叉極化干擾，提升極化輻射場性能。

類似的，該雙極化天線垂直極化端口工作情況下，700MHz、800MHz、900MHz頻點在耦合激勵下的空間主輻射面區(qū)域主極化和交叉極化輻射方向?qū)Ρ葓D如圖11、圖12和圖13所示，在圖11中m1的Mag為25.01dB、m2的Mag為-2.34dB，在圖12中m1的Mag為25.66dB、m2的Mag為-11.69，dB在圖13中m1的Mag為26.05dB、m2的Mag為-5.59dB，所以，最大輻射方向的交叉極化比分別為27.4dB、37.4dB和31.6dB，同樣優(yōu)于一般通信的15dB。可見，該雙極化天線的水平極化輸出模式有效地抑制了交叉極化干擾，提升極化輻射場性能。此外，該雙極化天線的兩種極化模式的遠(yuǎn)場輻射增益都達(dá)到了10dB且輻射性能相差不大，輻射主方向垂直于天線單元，輻射波前均勻，波束較寬，滿足通信基站天線要求。

綜上所述，本發(fā)明實施例的雙極化天線，由上至下包括7層金屬貼片，采用了層疊交錯的貼片放置形式，不僅有效提升了兩端口間的隔離度，而且使各層貼片所激發(fā)的諧振頻率不同。其中，水平極化輻射金屬貼片2和垂直極化輻射金屬貼片6采用圖5所示階梯箭頭式的對稱多邊形結(jié)構(gòu)，設(shè)置了預(yù)設(shè)數(shù)量的寬度級別，能夠產(chǎn)生高低頻的多個諧振模式，從而有效的擴(kuò)展了天線的工作頻域。同時采用了鄰近耦合饋電的形式，可以有效的改善天線的阻抗帶寬，實現(xiàn)了整個新通信業(yè)務(wù)698-960MHz寬頻域的通帶性能要求。

上述范例性實施例是參考附圖來描述的，許多不同的形式和實施例是可行而不偏離本發(fā)明精神及教示，因此，本發(fā)明不應(yīng)被建構(gòu)成為在此所提出范例性實施例的限制。更確切地說，這些范例性實施例被提供以使得本發(fā)明會是完善又完整，且會將本發(fā)明范圍傳達(dá)給那些熟知此項技術(shù)的人士。在該些圖式中，組件尺寸及相對尺寸也許基于清晰起見而被夸大。在此所使用的術(shù)語只是基于描述特定范例性實施例目的，并無意成為限制用。如在此所使用地，除非該內(nèi)文清楚地另有所指，否則該單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”是意欲將該些多個形式也納入。會進(jìn)一步了解到該些術(shù)語“包含”及/或“包括”在使用于本說明書時，表示所述特征、構(gòu)件及/或組件的存在，但不排除一或更多其它特征、構(gòu)件、組件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陳述時，一值范圍包含該范圍的上下限及其間的任何子范圍。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。