小型化超寬頻雙極化輻射單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種小型化超寬頻雙極化輻射單元，用于裝設(shè)于金屬反射板上組成天線，其包括環(huán)形底座及兩對正交極化且用于發(fā)射或接收通信信號的偶極子，每對偶極子平行對置，每個偶極子包括并行設(shè)置的一對巴倫及關(guān)于該對巴倫對稱設(shè)置的兩個輻射臂，所有偶極子的巴倫的第一端共同連接于同一底座上，輻射臂連接于巴倫的與第一端相對的第二端上，每個輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，每個輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂。本發(fā)明還提供一種超寬帶天線。本發(fā)明能夠有效展寬輻射單元工作帶寬，相對拉遠低頻單元和相鄰高頻單元之間的距離，提升該輻射單元的輻射性能。
【專利說明】
小型化超寬頻雙極化輻射單元
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及移動通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種小型化超寬頻雙極化輻射單
J L ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電信業(yè)的發(fā)展，頻帶利用越來越緊張。在此前提下，隨著數(shù)字電視頻譜壓縮技術(shù)的發(fā)展與模擬電視禁用頻道的有效利用，700MHZ頻段將可以釋放出約10MHz資源用于移動通信公網(wǎng)或國家安全專網(wǎng)。該頻段具有的優(yōu)點:
[0003]1.頻率低，設(shè)備功耗低，組網(wǎng)成本低；
[0004]2.波長較長，信號覆蓋廣、穿透力強等特性，適合大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋；
[0005]國際電信聯(lián)盟于2007年召開的世界無線電大會(WRC-07)確定釋放部分700MHz頻段用于發(fā)展移動通信業(yè)務(wù)。從全球范圍來看，700MHz頻段正陸續(xù)被用于4G。越來越多的國家表示，將對700MHz頻譜進行清理并留給下一代無線通信技術(shù)使用。因此，700MHz超寬頻天線成為了發(fā)展趨勢。
[0006]基站天線作為實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的核心設(shè)備之一，是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分。在當前2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)共存的大環(huán)境下，多頻天線需求越來越多，對性能指標的要求也越來越高，兼容2G，3G及LTE4G頻段(1710-2690MHz)則成了多頻天線技術(shù)發(fā)展的潮流及必然趨勢。
[0007]當前已有的2G寬頻輻射單元的頻率覆蓋范圍為790M-960M，需要設(shè)計一款滿足LTE700M(698M-960M)天線的輻射單元來配合LTE4G系列產(chǎn)品的發(fā)展。因此，700MHz輻射單元需要在原有2G寬頻輻射單元的前提下，擴展工作頻帶，同時提升前后比等輻射性能。
[0008]可見，對兼容2G，3G及LTE4G頻段的多頻天線來說，合理設(shè)計輻射單元的結(jié)構(gòu)和尺寸，使輻射單元工作頻帶進一步展寬，以及提升輻射單元的輻射性能是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化超寬頻雙極化輻射單元，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的原有輻射單元頻帶不足的問題。
[0010]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種小型化超寬頻雙極化輻射單元，用于裝設(shè)于金屬反射板上組成天線，其包括環(huán)形底座及兩對正交極化且用于發(fā)射或接收通信信號的偶極子，每對所述偶極子平行對置，每個所述偶極子包括并行設(shè)置的一對巴倫及關(guān)于該對巴倫對稱設(shè)置的兩個輻射臂，所有所述偶極子的所述巴倫的第一端共同連接于同一所述底座上，所述輻射臂連接于所述巴倫的與所述第一端相對的第二端上，每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂。
[0011]進一步地，所述偶極子的所述輻射臂的延伸平面相對所述小型化超寬頻雙極化輻射單元的安裝平面傾斜。
[0012]進一步地，所述偶極子的所述輻射臂的延伸平面與所述小型化超寬頻雙極化輻射單元所在的安裝平面的夾角范圍為80-90°。
[0013]進一步地，相鄰所述偶極子的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元的垂直中心面對稱。
[0014]進一步地，每個所述輻射臂包括由對應(yīng)所述巴倫向外延伸后向內(nèi)彎曲形成的向外拱起段及由該向外拱起段的末端朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心延伸后向外彎曲形成的向內(nèi)拱起段。
[0015]進一步地，所述向外拱起段為向外拱起的弧形段，所述向內(nèi)拱起段為向內(nèi)拱起的弧形段，所述向外拱起段的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心同側(cè)，所述向內(nèi)拱起段的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心異側(cè)。
[0016]進一步地，所述小型化超寬頻雙極化輻射單元是通過一體化壓鑄成型法加工而成的。
[0017]進一步地，平行對置的兩個所述偶極子間距為0.45-0.55個工作波長。
[0018]進一步地，所有所述巴倫均為由所述底座向外極速擴張后逐漸回攏的弧形段。
[0019]本發(fā)明的另一目的在于提供一種超寬帶天線，其包括金屬反射板及至少一個上述小型化超寬頻雙極化福射單元，該小型化超寬頻雙極化福射單元安裝于所述金屬反射板上。
[0020]每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，能夠有效展寬輻射單元工作帶寬，所有輻射臂的橫截面積均為由巴倫處逐漸減小的設(shè)計，使本發(fā)明的小型化超寬頻雙極化輻射單元的工作頻帶展寬了約100MHz，當本發(fā)明的小型化超寬頻雙極化輻射單元裝設(shè)于金屬反射板之后組成天線時，該天線可以兼容2G，3G及LTE4G頻段，適應(yīng)超寬頻的需要。每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂，在多頻天線應(yīng)用中，此特征能夠相對拉遠低頻單元和相鄰高頻單元之間的距離，明顯減小低頻單元對相鄰高頻單元的影響，尤其是對駐波和隔離的影響，提升該輻射單元的輻射性能。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例提供的小型化超寬頻雙極化輻射單元的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是圖1的小型化超寬頻雙極化輻射單元的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是圖1的小型化超寬頻雙極化輻射單元的仰視結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4是本發(fā)明實施例提供的超寬帶天線的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖5是本發(fā)明實施例提供的另一種結(jié)構(gòu)的超寬帶天線的立體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]請同時參閱圖1至圖3，本發(fā)明實施例提供的小型化超寬頻雙極化輻射單元用于裝設(shè)于金屬反射板上組成天線。所述小型化超寬頻雙極化輻射單元包括環(huán)形底座及兩對正交極化且用于發(fā)射或接收通信信號的偶極子，每對所述偶極子平行對置，每個所述偶極子包括并行設(shè)置的一對巴倫及關(guān)于該對巴倫對稱設(shè)置的兩個輻射臂，所有所述偶極子的所述巴倫的第一端共同連接于同一所述底座上，所述輻射臂連接于所述巴倫的與所述第一端相對的第二端上，每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂。
[0028]在本發(fā)明中，每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，能夠有效展寬輻射單元工作帶寬，所有輻射臂的橫截面積均為由巴倫處逐漸減小的設(shè)計，使本發(fā)明的小型化超寬頻雙極化輻射單元的工作頻帶展寬了約100MHz，當本發(fā)明的小型化超寬頻雙極化輻射單元裝設(shè)于金屬反射板之后組成天線時，該天線可以兼容2G，3G及LTE4G頻段，適應(yīng)超寬頻的需要。
[0029]每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂，在多頻天線應(yīng)用中，此特征能夠相對拉遠低頻單元和相鄰高頻單元之間的距離，明顯減小低頻單元對相鄰高頻單元的影響，尤其是對駐波和隔離的影響，提升該輻射單元的輻射性能。
[0030]具體地，所述小型化超寬頻雙極化福射單元10包括四個偶極子la、lb、lc、ld，其中偶極子la、Ic為一對，偶極子lb、Id為一對。偶極子Ia和偶極子Ic正交于偶極子Ib和偶極子ld，形成兩個正交的極化。偶極子la、lc平行對置，偶極子Ia包括并行設(shè)置的一對巴倫laUlal’及關(guān)于該對巴倫laUlal’對稱設(shè)置的兩個輻射臂，偶極子Ib包括并行設(shè)置的一對巴倫lbUlbl’及關(guān)于該對巴倫lbUlbl’對稱設(shè)置的兩個輻射臂，偶極子Ic包括并行設(shè)置的一對巴倫lcl、lcl’及關(guān)于該對巴倫lcl、lcl’對稱設(shè)置的兩個輻射臂，偶極子Id包括并行設(shè)置的一對巴倫ldUldl’及關(guān)于該對巴倫ldUldl’對稱設(shè)置的兩個輻射臂。所有所述偶極子 la、lb、lc、Id 的所述巴倫 lal、lal’、lbl、lbl’、lcl、lcl’、ldl、ldl’ 的第一端共同連接于同一所述底座Ie上，所述輻射臂連接于對應(yīng)所述巴倫的與所述第一端相對的第二端上，每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端(末端)逐漸變小，每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的中心收斂。
[0031]在本實施例中，該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的口徑為0.45-0.55個工作波長，典型值為0.5個工作波長。所述輻射單元10的每個偶極子的兩個輻射臂關(guān)于對應(yīng)巴倫對稱，提高交叉極化性能。每一個輻射臂的橫截面積在連接巴倫處最大，漸變減小至該輻射臂末端，能有效展寬福射單元的工作頻帶。
[0032]每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的中心收斂，能有效增加福射臂的臂長，并減小低頻單元對相鄰高頻福射單元的影響。
[0033]進一步地，每個偶極子la、lb、lc、Id的所述福射臂的延伸平面相對所述小型化超寬頻雙極化輻射單元10的安裝平面傾斜。優(yōu)選地，每個所述偶極子la、lb、lc、ld的所述輻射臂的延伸平面與所述小型化超寬頻雙極化輻射單元10所在的安裝平面的夾角范圍為80° -90°。易見的，輻射臂逐漸向該輻射單元10的中心收斂的，在多頻天線應(yīng)用中，能夠相對拉遠低頻單元和相鄰高頻單元之間的距離，明顯減小低頻單元對相鄰高頻單元的影響，尤其是對駐波和隔離的影響。
[0034]在本實施例中，每個偶極子la、lb、lc、ld的所述輻射臂的橫截面為平行四邊形。在其他實施例中，輻射臂的橫截面可為圓形、T形、U形或L形。
[0035]進一步地，小型化超寬頻雙極化輻射單元10具有一對稱中心線，相鄰所述偶極子的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的對稱中心線對稱。
[0036]相鄰所述偶極子的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的垂直中心面對稱。該垂直中心面是指垂直于底座的中心的平面。相鄰所述偶極子la、Ib的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的垂直中心面對稱。相鄰所述偶極子lc、ld的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的垂直中心面對稱。
[0037]正交極化的兩對偶極子中，每對偶極子共同形成一個平面，兩對偶極子的平面正交共同形成一個垂直于底座Ie的垂直中心線，通過該垂直中心線且平分兩對偶極子形成的兩個平面的夾角的平面為上述垂直中心面。相鄰所述偶極子的相鄰兩個所述輻射臂相對于該輻射單元的垂直中心面對稱。
[0038]進一步地，每個所述輻射臂包括由對應(yīng)所述巴倫向外延伸后向內(nèi)彎曲形成的向外拱起段及由該向外拱起段的末端朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心延伸后向外彎曲形成的向內(nèi)拱起段。輻射臂先向外拱起然后再向內(nèi)拱起，使輻射臂形成平滑彎曲的形狀，并且輻射臂以向該輻射單元中心收斂的方式存在，在多頻天線應(yīng)用中，此特征能夠相對拉遠低頻單元和相鄰高頻單元之間的距離，明顯減小低頻單元對相鄰高頻單元的影響，尤其是對駐波和隔離的影響，提升該輻射單元的輻射性能。
[0039]具體地，分別連接于偶極子Ia的兩個輻射臂中的其中一個輻射臂包括向外拱起段la2和向內(nèi)拱起段la3，另外一個輻射臂包括向外拱起段la2’和向內(nèi)拱起段la3’。分別連接于偶極子Ib的兩個輻射臂中的其中一個輻射臂包括向外拱起段lb2和向內(nèi)拱起段lb3，另外一個輻射臂包括向外拱起段lb2’和向內(nèi)拱起段lb3’。分別連接于偶極子Ic的兩個輻射臂中的其中一個輻射臂包括向外拱起段lc2和向內(nèi)拱起段lc3，另外一個輻射臂包括向外拱起段lc2’和向內(nèi)拱起段lc3’。分別連接于偶極子Id的兩個輻射臂中的其中一個輻射臂包括向外拱起段ld2和向內(nèi)拱起段ld3，另外一個輻射臂包括向外拱起段ld2’和向內(nèi)拱起段ld3’。
[0040]優(yōu)選地，所述向外拱起段la2、lb2、lc2、ld2、la2’、lb2’、lc2’、ld2’為向外拱起的弧形段，所述向內(nèi)拱起段Ia3、lb3、lc3、ld3、la3’、lb3’、lc3’、ld3’為向內(nèi)拱起的弧形段，所述向外拱起段Ia2、lb2、lc2、ld2、la2’、lb2’、lc2’、ld2’的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化福射單元10的中心同側(cè)，所述向內(nèi)拱起段la3、lb3、lc3、ld3、la3’、lb3’、lc3’、ld3’的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化輻射單元10的中心異側(cè)。通過兩個拱起的弧形段，能有效增加輻射臂臂長，并減小低頻單元對相鄰高頻輻射單元的影響。
[0041]所述小型化超寬頻雙極化輻射單元10是通過一體化壓鑄成型法加工而成的，具有方便加工，可靠性高，一致性好的特點。
[0042]在本實施例中，平行對置的兩個所述偶極子間距為0.45-0.55個工作波長。所述四個偶極子中偶極子Ia和偶極子Ic平行對置，間距為0.45-0.55個工作波長；偶極子Ib和偶極子Id平行對置，間距為0.45-0.55個工作波長；偶極子Ia和偶極子Ic正交于偶極子Ib和偶極子ld，形成兩個正交的極化。
[0043]進一步地，所有所述巴倫IaU IalMbU IblMcU IclMdU Idr均為由所述底座Ie向外極速擴張后逐漸回攏的弧形段，能相對拉遠所述輻射單元10與嵌套于所述輻射單元10內(nèi)部的高頻單元之間的距離，明顯減小低頻單元對高頻單元的影響，尤其是對駐波和隔離的影響。當然，所述巴倫lal，lal’、lbl、lbr、lcl、lcr、ldl、ldr也可以是其他形式的多段線組合。
[0044]偶極子Ia的巴倫Ial的背面上端設(shè)置有饋線定位槽la4，巴倫lal’的上端設(shè)置有饋電搭接片laO。饋線沿巴倫Ial走到定位槽la4，外導(dǎo)體與定位槽la4焊接在一起，內(nèi)導(dǎo)體與饋電搭接片IaO焊接在一起。同樣地，偶極子Ic的兩個巴倫lcUlcl’分別設(shè)置有饋線定位槽與饋電搭接片IcO，偶極子Ib的兩個巴倫lbUlbl’同樣分別設(shè)置有饋線定位槽與饋電搭接片lbO，偶極子Id的兩個巴倫ldUldl’同樣分別設(shè)置有饋線定位槽ld4與饋電搭接片ldO。這種結(jié)構(gòu)具有簡單，可靠、一致性好的特點。
[0045]底座Ie上設(shè)置有四個螺釘孔位lel，螺孔為盲孔，能提高輻射單元10互調(diào)性能，通過螺釘孔位Iel可將所述輻射單元10固定。
[0046]如前所述，偶極子Ia和偶極子Ic平行對置，偶極子Ib和偶極子Id平行對置，偶極子Ia和偶極子Ic正交于偶極子Ib和偶極子ld，形成兩個正交的極化。對應(yīng)地，偶極子Ia和偶極子Ic的饋線并聯(lián)，形成一個極化的公共饋電點；偶極子Ib和偶極子Id的饋線并聯(lián)，形成另一個極化的公共饋電點，這兩個極化彼此正交。
[0047]綜上所述，本發(fā)明所述輻射單元10具有小型化，超寬頻帶、輻射性能好、組陣互耦小的特點。此外，所述輻射單元10結(jié)構(gòu)簡單，方便加工，可靠性高，電氣性能良好，能夠靈活應(yīng)用于各種單頻、多頻天線中，前景廣闊。
[0048]本發(fā)明在原有頻率帶寬為790-960MHZ低頻天線振子的前提下，700MHz低頻輻射單元把頻帶擴展到698-960MHZ，覆蓋整個移動4G頻段，大大地提高了頻帶利用率，為4G系列化產(chǎn)品的全覆蓋打下了堅實的基礎(chǔ)。
[0049]請同時參閱圖4，本發(fā)明的另一目的在于提供一種超寬帶天線，其包括金屬反射板(圖未示)及至少一個上述小型化超寬頻雙極化輻射單元10，該小型化超寬頻雙極化輻射單元10通過底座Ie的螺釘孔位Iel安裝于所述金屬反射板20上。
[0050]該福射單元10設(shè)置有一高頻單元30，該福射單元10通過底座Ie電氣設(shè)置于金屬反射板上。
[0051]請同時參閱圖5，可以理解地，金屬反射板20上設(shè)有多個均勻排列的上述輻射單元10，每個輻射單元10內(nèi)部嵌設(shè)有一個高頻單元30，且相鄰兩個輻射單元10之間均設(shè)有一個高頻單元30。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種小型化超寬頻雙極化輻射單元，用于裝設(shè)于金屬反射板上組成天線，其特征在于:所述小型化超寬頻雙極化輻射單元包括環(huán)形底座及兩對正交極化且用于發(fā)射或接收通信信號的偶極子，每對所述偶極子平行對置，每個所述偶極子包括并行設(shè)置的一對巴倫及關(guān)于該對巴倫對稱設(shè)置的兩個輻射臂，所有所述偶極子的所述巴倫的第一端共同連接于同一所述底座上，所述輻射臂連接于所述巴倫的與所述第一端相對的第二端上，每個所述輻射臂的橫截面積由該輻射臂與對應(yīng)所述巴倫的連接處至該輻射臂的自由端逐漸變小，每個所述輻射臂呈平滑彎曲狀并逐漸朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心收斂。2.如權(quán)利要求1所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:所述偶極子的所述輻射臂的延伸平面相對所述小型化超寬頻雙極化輻射單元的安裝平面傾斜。3.如權(quán)利要求2所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:所述偶極子的所述輻射臂的延伸平面與所述小型化超寬頻雙極化輻射單元所在的安裝平面的夾角范圍為80。-90。。4.如權(quán)利要求1所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:相鄰所述偶極子的相鄰兩個所述輻射臂相對于該小型化超寬頻雙極化輻射單元的對稱中心線對稱。5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:每個所述輻射臂包括由對應(yīng)所述巴倫向外延伸后向內(nèi)彎曲形成的向外拱起段及由該向外拱起段的末端朝向該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心延伸后向外彎曲形成的向內(nèi)拱起段。6.如權(quán)利要求5所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:所述向外拱起段為向外拱起的弧形段，所述向內(nèi)拱起段為向內(nèi)拱起的弧形段，所述向外拱起段的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化輻射單元的中心同側(cè)，所述向內(nèi)拱起段的曲率中心與該小型化超寬頻雙極化福射單元的中心異側(cè)。7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:所述小型化超寬頻雙極化輻射單元是通過一體化壓鑄成型法加工而成的。8.如權(quán)利要求1-4任一項所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:平行對置的兩個所述偶極子間距為0.45-0.55個工作波長。9.如權(quán)利要求1-4任一項所述的小型化超寬頻雙極化輻射單元，其特征在于:所有所述巴倫均為由所述底座向外極速擴張后逐漸回攏的弧形段。10.一種超寬帶天線，其包括金屬反射板，其特征在于:所述超寬帶天線還包括如權(quán)利要求1-9任一項所述的至少一個小型化超寬頻雙極化輻射單元，該小型化超寬頻雙極化輻射單元安裝于所述金屬反射板上。
【文檔編號】H01Q19/10GK105990649SQ201510079327
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】廖柏暉, 曾駿, 劉彪勇
【申請人】摩比天線技術(shù)（深圳）有限公司, 摩比通訊技術(shù)（吉安）有限公司, 摩比科技(西安)有限公司