智能雙極化天線的製作方法
2023-06-01 17:30:51 3
專利名稱：智能雙極化天線的製作方法
技術領域：
智能雙極化天線
本實用新型涉及一種移動通信基站用的天線，尤其涉及智能雙極化天線技 術領域。
背景技術：
目前，世界四大主流3G (3rd Generation,第三代移動通信技術)標準是 WCDMA ( Wide band Code Division Multiple Access,寬帶碼分多址接入技術)、 CDMA2000 ( Code Division Multiple Access 2000，美國通訊行業協會提出的標 準)、WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access, 全球微波互聯 接入技術)和TD-SCDMA ( Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access,時分-同步碼分多址接入技術)。TD-SCDMA是由中國第一次提出並 在無線傳輸技術(RTT)的基礎上與國際合作完成的標準，並且已正式成為全 球3G標準之一。
其中，智能天線已成為TD-SCDMA的關鍵技術之一，且是其區別於 WCDMA， CDMA2000和WiMAX標準的關鍵標誌。智能天線釆用空分多址技
術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區分開 來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈 路的天線增益大大提高，降低了發射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了 信道傳輸衰落的影響。同時，由於天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區內 其它用戶之間，以及與相鄰小區用戶之間的幹擾，而且也減少了移動通信信道 的多徑效應。智能天線的應用達到了提高天線增益和減少系統幹擾兩大目的， 從而顯著地擴大了系統容量，提高了頻譜利用率。
智能天線在本質上是利用多個天線單元空間的正交性，即SDMA (SpaceDivision Multiple Access,空分多址)復用功能，來提高系統的容量和頻譜利用 率。這樣，TD - SCDMA系統充分利用了 CDMA ( Code - Division Multiple Access,碼分多址)、TDMA ( Time Division Multiple Access,時分多址)、FDMA (Frequency Division Multiple Access，頻分多址)和SDMA這四種多址方式的
技術優勢，使系統性能最佳化。智能天線的核心在於數位訊號處理部分，它根 據一定的準則，使天線陣產生定向波東指向用戶，並自動地調整係數以實現所 需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個關鍵問題是辨識信號的方向和數字賦 形的實現。
TD-SCDMA在中國第三代移動通信建設中的重要地位已被確立，並於2007 年正式啟動了商用化進程，隨著大規模商用網絡建設的展開，基站選址的難題 也開始凸顯。由於智能天線釆用陣列天線技術，迎風面積比較大，為了保證天 線安裝安全，支撐佔地面積也相應增加，布線難度也比較大；隨著環保意識的 提高，城巿居民對基站等通信建設所帶來的輻射等問題產生憂慮，而智能天線 孔徑較大，居民容易誤解其具有更強的發射功率，進而對小區的基站建設進行 抵制。上述原因造成了建設單位在選址談判時困難重重，基站系統的建設也因 此成為網絡建設的瓶頸。
TD-SCDMA基站選址問題引起業界的高度重視，智能天線的小型化研究也 因此成為了目前TD-SCDMA技術中的一個研究熱點。其中，參照2G的經驗， 單極化天線轉變為正負45度雙極化天線，由於雙極化天線釆用了極化分集技 術，從實測結果看，8單元雙極化智能天線的容量與8單元單極化智能天線的 容量相當，均能達到滿容量。而從天線尺寸上看，雙極化智能天線較單極化智 能天線尺寸減少一半。有效減小天線的迎風面積，方便了工程實際運用。
實用新型內容
本實用新型的要解決的技術問題是提供一種結構簡單，尺寸小，佔地少， 埠隔離度高，加工方便， 一致性好的智能雙極化天線。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是 一種智能雙極化天線， 包括底板、十字交叉輻射單元和饋電網絡，十字交叉輻射單元安裝在底板上， 饋電網絡安裝在底板下，十字交叉輻射單元與饋電網絡相連接，十字交叉輻射 單元在底板上組成4列，每一列是正負45度兩個極化，相鄰列錯位排列，構成 正45度極化4列，負45度極化4列。
優選的，十字交叉輻射單元上部通過介質支撐安裝有引向片。 進一步優選的，引向片可以為十字形、圓環形或方形。 優選的，十字交叉輻射單元的相鄰列之間還可以加有隔離邊條。 進一步優選的，在十字交叉輻射單元的第一列和第二列以及第三列和第四 列之間的隔離邊條高度一致，都是h ( 10mm<h《30mm);在十字交叉輻射單 元的第二列和第三列之間的隔離邊條凸凹間隔，凹處的高度是hl (20mm《h
《30mm)，凸處的高度是h2 (20mm《h2《40mm)。
優選的，饋電網絡釆用印刷電路板微帶形式或同軸線形式饋電，並且釆用 寬頻設計。
本實用新型將單極化天線轉變為正負45度雙極化天線，使得天線尺寸減少 一半，有效減小天線的迎風面積，方便了工程實際運用。另外，十字交叉輻射 單元上端加引向片，調整了單元的阻抗，並且減小了單元的瓣寬，在兩個極化
間減小互耦，提高單元的隔離度指標；四個陣列交錯排列，能有效解決相鄰列 間的異極化隔離問題；陣列之間加有隔離邊條，有效提高相鄰極化間的隔離度， 也改良了每陣列底板的幾何尺寸。
圖1是本實用新型天線整體立體結構示意圖。 圖2是本實用新型天線輻射單元的結構示意圖。 圖3是本實用新型天線輻射單元的立體裝配圖。 圖4是本實用新型一種天線隔離邊條結構示意圖。圖5是本實用新型另一種天線隔離邊條結構示意圖。
圖6是本實用新型天線輻射單元的第二種結構示意圖。 圖7是本實用新型天線輻射單元的第三種結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型技術方案更加清楚,
以下結合附圖進一步詳細描述。
參見圖1，天線每一列中有9個輻射單元，保證了每一列的天線輻射增益 達到15dbi。根據對每一列增益的需求，輻射單元數目可多可少。4列陣列通過 合理的間距交錯排部在底板8上面。第一列與第二列，第三列與第四列之間加 有隔離邊條9，第二列與第三列加有隔離邊條10。給每一列並聯饋電的饋電網 絡在底板8的下面，天線校準耦合板也在底板8的下面，饋電網絡與天線校準 耦合板通過同軸電纜連接饋電。
對於線型面陣天線，每一個輻射單元與相鄰輻射單元之間的互偶是很強的， 有效的解決此問題是面陣天線關鍵要解決的。同極化或異極化輻射單元間的互 耦，決定了天線埠隔離度指標。同樣，第一列與第四列在底板兩邊，第二列 與第三列在底板中間，由於這種幾何尺寸非對稱性，造成每列天線方向圖瓣寬 的差異。減小這種差異也是面陣天線關鍵要解決的。
參見圖2，圖3，天線陣列在單元設計時充分考慮到上述關鍵問題。在圖3 中，輻射單元1的兩個支撐柱部分是空心結構，另兩個支撐柱部分是實心結構。 高路饋電橋2和低路饋電橋3在下介質支撐7和上介質支撐6作用下，與輻射 單元空心支撐柱部分形成空氣介質同軸傳輸線。饋電橋充當了同軸線的內導體, 輻射單元空心支撐柱部分充當了外導體。饋電橋上端與輻射單元1的支撐柱上 端焊接(或鉚接)。輻射單元1的四個支撐柱底端連在一起，這樣形成同軸線巴 倫平衡饋電。饋電橋下端是通過釆用印刷線路板微帶(或同軸線)形式饋電網 絡饋電。
輻射單元1的支撐柱上端通過四個介質支撐4加有十字形狀的引向片5。試驗證明，十字形狀的引向片可以變化為其它形狀，參見圖6和圖7。在十字 輻射單元上端加引向片，調整了單元的阻抗，並且減小了單元的瓣寬，在兩個 極化間減小互耦，提高單元的隔離度指標。
參見圖1,四個陣列交錯排列，使後一列輻射單元遠離前一列輻射單元的 強場強區。有效解決相鄰列間的異極化隔離問題。
參見圖4和圖5，第一列與第二列，第三列與第四列之間加有隔離邊條9， 合理取h高度來有效提高相鄰極化間的隔離度。第二列與第三列加有隔離邊條 10，合理取hl (h2)高度來提高第三列與第四列之間隔離度。同樣，加邊條改 良了每陣列底板的幾何尺寸。使每列天線方向圖瓣寬的差異控制在io度內。
此技術方案通過重新設計輻射單元尺寸，可以滿足不同工作頻帶的需要。
權利要求1.一種智能雙極化天線，包括底板、十字交叉輻射單元和饋電網絡，十字交叉輻射單元安裝在底板上，饋電網絡安裝在底板下，十字交叉輻射單元與饋電網絡相連接，其特徵在於所述十字交叉輻射單元在底板上組成4列，每一列是正負45度兩個極化，相鄰列錯位排列，構成正45度極化4列，負45度極化4列。
2. 如權利要求1所述的一種智能雙極化天線，其特徵在於所述十字交叉 輻射單元上部通過介質支撐安裝有引向片。
3. 如權利要求2所述的一種智能雙極化天線，其特徵在於所述引向片為 十字形、圓環形或方形。
4. 如權利要求1、 2或3所述的一種智能雙極化天線，其特徵在於所述十 字交叉輻射單元的相鄰列之間還加有隔離邊條。
5. 如權利要求4所述的一種智能雙極化天線，其特徵在於 在所述十字交叉輻射單元的第一列和第二列之間以及第三列和第四列之間的所述隔離邊條高度一致，都是h;在所述十字交叉輻射單元的第二列和第三列之間的所述隔離邊條凸凹間 隔，凸凹處與相鄰的十字交叉輻射單元相對應，凹處的高度是hl，凸處的高度 是h2;所述h取值範圍是10mm<h《30mm; 所述hl取值範圍是20 mm《hi < 30 mm; 所述h2取值範圍是20 mm《h2 < 40 mm。
6.如權利要求1、 2或3所述的一種智能雙極化天線，其特徵在於所述饋 電網絡釆用印刷電路板微帶形式或同軸線形式饋電，並且採用寬頻設計。
專利摘要本實用新型提供了一種智能雙極化天線，包括底板、十字交叉輻射單元和饋電網絡，十字交叉輻射單元在底板上組成4列，每一列是正負45度兩個極化，相鄰列錯位排列，構成正45度極化4列，負45度極化4列；十字交叉輻射單元上部通過介質支撐安裝有引向片；十字交叉輻射單元的相鄰列之間還加有隔離邊條。由於將單極化天線轉變為正負45度雙極化天線，能使得天線尺寸減少一半，有效減小天線的迎風面積；十字交叉輻射單元上端加引向片、陣列交錯排列和陣列之間加有隔離邊條，都能有效提高輻射單元的隔離度指標。
文檔編號H01Q13/08GK201392888SQ20092010715
公開日2010年1月27日 申請日期2009年4月10日 優先權日2009年4月10日
發明者亮 馮, 劉紅波, 楊文敏, 磊 韓 申請人:北京華盛天基通信技術有限公司