雙極化全向天線的製作方法

2023-04-25 22:11:26

專利名稱：雙極化全向天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動通信領域用天線，特別涉及一種至少有兩個輻射圖形的天 線。
背景技術：
目前，雙極化全向天線主要採用垂直/水平兩種極化的組合方式。現有的雙極化 全向天線多採用多個振子按圓形排列的形式來實現全向波束。雖然功分網絡的現有技術 已成熟，但由於圓極化天線體積普遍較大，這種方式不但增加了天線結構的複雜程度，還會 導致天線的兩種極化增益相差較大。因此，圓極化天線在許多應用領域受到限制。同時， 又由於在實際應用中，特別是在移動通信領域，垂直/水平極化的天線應用很少，大多採 用士45°極化的天線，而在雙極化的全向天線中，水平全向天線比較難於實現，因此，研製 士45°極化的雙極化全向天線更顯必要。
發明內容為滿足上述需要，本實用新型的目的在於提供一種結構緊湊，兩種極化增益平衡 的雙極化全向天線。本實用新型提供的雙極化全向天線，包括輻射振子、第一輸出同軸射頻電纜、第一 射頻連接器、第二輸出同軸射頻電纜和第二射頻連接器，還包括反射底板、若干金屬支撐柱 和T型探針，其中所述輻射振子由雙面覆銅介質板加工而成，上層為一分二的饋電功分網 絡，下層為圓形貼片，所述饋電功分網絡的第一輸出端的末端和第二輸出端的末端開路，所 述圓形貼片的外緣圓周上設有槽形的縫隙，其中，第一縱向縫隙和第二縱向縫隙位於同一 縱軸線上，且所述第一縱向縫隙與第一輸出端相垂直，第二縱向縫隙與第二輸出端相垂直， 所述第一橫向縫隙和第二橫向縫隙位於同一橫軸線上，所述輻射振子通過所述金屬支撐柱 水平固定在所述反射底板上，所述T型探針由覆銅板加工而成，該覆銅板垂直固定於所述 反射底板與所述輻射振子之間，所述第一輸出同軸射頻電纜內導體的一端穿過所述輻射振 子與所述饋電功分網絡的輸入端相連接，所述第一輸出同軸射頻電纜內導體的另一端與所 述射頻連接器相連接，所述第一輸出同軸射頻電纜的外導體與所述圓形貼片焊接在一起， 所述T型探針與所述第二輸出同軸射頻電纜的內導體相連接，所述第二輸出同軸射頻電纜 內導體的另一端與所述第二射頻連接器相連接，所述第二輸出同軸射頻電纜的外導體與所 述反射底板焊接在一起。本實用新型雙極化全向天線，其中所述T型探針由覆銅板加工而成，該覆銅板通 過位於其上部的銅條與所述圓形貼片焊接在一起。本實用新型雙極化全向天線，其中所述T型探針替換為Γ型探針。本實用新型雙極化全向天線，其中所述圓形貼片的直徑的大小為0.75λ < d <0.85 λ，第一縫隙和第二縫隙的長度分別為0.1 λ <L<0. 15λ，其中λ為在空氣中與 天線中心頻率相對應的波長。[0008]本實用新型雙極化全向天線，其中所述金屬支撐柱高度為0.1 λ <h<0.22X。本實用新型雙極化全向天線，其中所述圓形貼片的直徑的大小為d = 0. 8 λ，第一 縫隙和第二縫隙的長度分別為L = 0. 12 λ。本實用新型雙極化全向天線，其中所述支撐柱的高度為h = 0. 15入。本實用新型雙極化全向天線，還包括在所述反射底板上安裝的由覆銅介質板加工 的混合環，所述第一射頻連接器和第二射頻連接器分別通過所述混合環與所述圓形貼片和 T型探針相連接，所述混合環設有圓環和與所述圓環連接在一起的4個輸出阻抗均為50歐 姆的徑向條形埠，其中，第一埠、第三埠、第二埠和第四埠依次均布在所述圓環 的左半圓周或右半圓周上，所述第一輸出同軸射頻電纜替換為第三輸出同軸射頻電纜和第 五輸出同軸射頻電纜，所述第二輸出同軸射頻電纜替換為第四輸出同軸射頻電纜和第六輸 出同軸射頻電纜，所述第三輸出同軸射頻電纜內導體的一端穿過所述輻射振子與所述饋電 功分網絡的輸入端相連接，所述第三輸出同軸射頻電纜內導體的另一端與所述第三埠相 連接，所述第三輸出同軸射頻電纜的外導體與所述圓形貼片焊接在一起；所述第三射頻連 接器通過所述第五輸出同軸射頻電纜與所述第一埠相連接；所述第四輸出同軸射頻電纜 內導體的一端與所述T型探針相連接，所述第四輸出射頻電纜內導體的另一端與所述第四 埠相連接，所述第四射頻連接器通過所述第六輸出射頻電纜與所述第二埠相連接，所 述第四輸出同軸射頻電纜、第五輸出同軸射頻電纜和第六輸出同軸射頻電纜的外導體分別 與所述反射底板焊接在一起。本實用新型雙極化全向天線的優點是由於設置了輻射振子、反射底板、金屬支 撐柱、T型探針及輸出同軸射頻電纜，在另一種雙極化全向天線中還設置了混合環，構成了 士45°極化的雙極化全向天線，在保證基本的電氣性能的情況下，極大地簡化了天線結構， 同時，採用輻射振子的圓形貼片結構，有效地平衡了兩路極化天線的性能，使得兩路極化的 增益基本相等。

圖1是本實用新型雙極化全向天線實施例1的俯視圖；圖2是本實用新型雙極化全向天線實施例1的主視圖；圖3a是輻射振子的俯視圖；圖3b是輻射振子的仰視圖；圖4是混合環的結構圖；圖5a是T型探針的示意圖；圖5b是Γ型探針的示意圖；圖6是本實用新型雙極化全向天線實施例2的俯視圖；圖7是本實用新型雙極化全向天線實施例2的左視圖。
具體實施方式
本實用新型採用兩種極化共享一個輻射貼片的形式。為進一步闡述本實用新型雙 極化全向天線，下面結合實施例做更詳盡的說明。實施例1
5[0024]參照圖1和圖2，本實用新型雙極化全向天線，包括反射底板1、輻射振子2、金屬支 撐柱4、T型探針5、第一射頻連接器7、第二射頻連接器9、第一輸出同軸射頻電纜11和第 二輸出同軸射頻電纜12。結合圖3a和圖3b，輻射振子2由雙面覆銅板加工而成，介質板上層腐蝕出一個一 分二的饋電功分網絡20，功分網絡20由現有已知技術實現。介質下層腐蝕出帶有四個縫 隙的圓形貼片21。其中圓形貼片21的直徑(1 = 0.8λ (λ為天線工作的中心頻率對應的 空氣中波長)，金屬支撐柱4高度h = 0. 15λ。d可在0.75 λ < d < 0.85Λ範圍內取值， h可在0.1 λ <d<0.22A範圍內取值。金屬支撐柱4除了起到支撐圓形貼片21的作用 外，還可以展寬天線的頻率帶寬，但是為了保證天線的不圓度指標，應該儘量的減少對金屬 支撐柱4的調整。第一輸出同軸射頻電纜11內導體的一端穿過輻射振子2的覆銅板與饋電功分網 絡20的輸入端201相連接，第一輸出同軸射頻電纜11外導體與圓形貼片21焊接在一起； 第一輸出同軸射頻電纜11另一端與第一射頻連接器7相連接。輻射振子2通過3根相同的金屬支撐柱4支撐，由螺釘10固定在反射底板1上。 T型探針5由覆銅板加工而成，該覆銅板位於反射底板1與輻射振子2之間，在T型探針5 的上部設有銅條50，該覆銅板的上部通過在銅條50與圓形貼片21之間進行焊接固定在一 起。T型探針5與第二輸出同軸射頻電纜12的內導體相連接，第二輸出同軸射頻電纜12內 導體的另一端與第二射頻連接器9相連接，第二輸出同軸射頻電纜12的外導體與反射底板 1焊接在一起。圓形貼片21的外緣圓周上設有槽形的縫隙211-214，其中，第一縱向縫隙211和第 二縱向縫隙212位於同一縱軸線上，且第一縱向縫隙211與第一輸出端202相垂直，第二縱 向縫隙212與第二輸出端203相垂直，第一橫向縫隙213和第二橫向縫隙214位於同一橫 軸線上。功分網絡20的第一輸出端202的末端和第二輸出端203的末端開路。功分網絡20的第一輸出端202激勵圓形貼片上較窄的第一縫隙211，第二輸出端 203激勵圓形貼片上較窄的第二縫隙212。第一縫隙211的長度和第二縫隙212的長度分 別為L = 0.12 λ，L可在0.1 λ <L<0. 15λ範圍內取值。通過調整第一縫隙211的長度 和第二縫隙212的長度可以改善天線的回波損耗。第一橫向縫隙213的長度和第二橫向縫 隙214的長度一般均為0. 02 λ，必要時可以通過調節第一橫向縫隙213的長度和第二橫向 縫隙214的長度來改善天線波束的不圓度。實施例1構成了垂直/水平雙極化全向天線。實施例2在實施例1的基礎上，另一種雙極化全向天線在反射底板1上通過另幾個螺釘13 固定安裝有由覆銅板加工的3dB混合環3。參照圖6和圖7，另一種雙極化全向天線包括反射底板1、輻射振子2、金屬支撐柱 4、T型探針5、第一射頻連接器7、第二射頻連接器9、第三輸出同軸射頻電纜11 『、第四輸 出同軸射頻電纜12'、第五輸出同軸射頻電纜6'和第六輸出同軸射頻電纜8'。參照圖4，混合環3設有圓環300和與圓環300連接在一起的4個輸出阻抗均為50 歐姆的徑向條形埠 301-304，其中，第一埠 301、第三埠 303、第二埠 302和第四端 口 304依次均布在圓環300的左半圓周或右半圓周上。其中，埠 301與303、303與302，
6302與304的相位差都為90度，埠 301與304的相位差為270度。各埠的幅度相等。 所以，由埠 302輸入的水平極化信號與由埠 304輸入的垂直極化信號通過混合環矢量 合成，在埠 301的信號就成為-45°極化方向，埠 302的信號就成為+45°極化方向。第三輸出同軸射頻電纜1Γ內導體的一端穿過輻射振子2的覆銅板與饋電功分 網絡20的輸入端201相連接，第三輸出同軸射頻電纜11'外導體與圓形貼片21焊接在一 起，第三輸出同軸射頻電纜11'內導體的另一端與第三埠 303相連接。第一射頻連接器 7通過第五輸出同軸射頻電纜6'的內導體與第一埠 301相連接。第四輸出同軸射頻電纜12'內導體的一端與探針5相連接，第四輸出同軸射頻電 纜12'內導體的另一端與第四埠 304相連接，第二射頻連接器9通過第六輸出同軸射頻 電纜8 『的內導體與第二埠 302相連接，從而構成天線的兩路輸出埠。第四輸出同軸射 頻電纜12'、第五輸出同軸射頻電纜6'和第六輸出同軸射頻電纜8'的外導體分別與反 射底板1焊接在一起。其餘結構與實施例1相同，不再詳述。實施例2構成了 士45°極化的雙極化全向天線，其工作方式是一根輸出同軸射頻 電纜的一端連接混合環的一個埠，另一端連接輻射振子，從而激勵兩條較窄的縫隙，產生 水平極化的全向波束。另一根輸出同軸射頻電纜一端與混合環的一個埠連接，另一端與 T型探針相連接，由T型探針激勵圓形貼片，從而產生垂直極化的全向波束。兩路電纜連接 混合環埠的位置要求兩路相位差為180°。兩路垂直極化和水平極化信號通過混合環空 間矢量合成，輸出的兩路信號就是-45°極化和+45°極化，有效地平衡了兩路極化天線的 性能，使得兩路極化的增益基本相等。在本實用新型雙極化全向天線的其它的實施例中，參見圖5a和圖5b，實施例2中 的T型探針可以替換為Γ型探針。Γ型探針也由覆銅板加工而成，其上部設有銅條並通過 銅條與圓形貼片焊接在一起。使用Γ型探針可以有效地展寬天線的阻抗帶寬。本實用新型雙極化全向天線有益效果是在保證基本的電氣性能的情況下， 極大地簡化了天線結構，同時平衡了兩路極化天線的性能，使得兩路極化的增益基本相 等。這種天線結構適用於0. 5GHz IOGHz的頻率範圍，包括GSM (806MHz 960MHz)， UMTS (1920MHz 2170MHz)，Wimax (2. 3GHz 2. 7GHz)，Wi-Fi (5. IGHz 5. 9GHz)等等。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用 新型的構思和範圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域普通人員對 本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護範圍，本實 用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求一種雙極化全向天線，包括輻射振子(2)、第一輸出同軸射頻電纜(11)、第一射頻連接器(7)、第二輸出同軸射頻電纜(12)和第二射頻連接器(9)，其特徵在於還包括反射底板(1)、若干金屬支撐柱(4)和T型探針(5)，其中所述輻射振子(2)由雙面覆銅介質板加工而成，上層為一分二的饋電功分網絡(20)，下層為圓形貼片(21)，所述饋電功分網絡(20)的第一輸出端(202)的末端和第二輸出端(203)的末端開路，所述圓形貼片(21)的外緣圓周上設有槽形的縫隙(211 214)，其中，第一縱向縫隙(211)和第二縱向縫隙(212)位於同一縱軸線上，且所述第一縱向縫隙(211)與第一輸出端(202)相垂直，第二縱向縫隙(212)與第二輸出端(203)相垂直，所述第一橫向縫隙(213)和第二橫向縫隙(214)位於同一橫軸線上，所述輻射振子(2)通過所述金屬支撐柱(4)水平固定在所述反射底板(1)上，所述T型探針(5)固定在所述反射底板(1)與所述輻射振子(2)之間，所述第一輸出同軸射頻電纜(11)內導體的一端穿過所述輻射振子(2)與所述饋電功分網絡(20)的輸入端(201)相連接，所述第一輸出同軸射頻電纜(11)內導體的另一端與所述第一射頻連接器(7)相連接，所述第一輸出同軸射頻電纜(11)的外導體與所述圓形貼片(21)焊接在一起，所述T型探針(5)與所述第二輸出同軸射頻電纜(12)的內導體相連接，所述第二輸出同軸射頻電纜(12)內導體的第二端與所述第二射頻連接器(9)相連接，所述第二輸出同軸射頻電纜(12)的外導體與所述反射底板(1)焊接在一起。
2.根據權利要求1所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述T型探針(5)由覆 銅板加工而成，該覆銅板通過位於其上部的銅條(50)與所述圓形貼片(21)焊接在一起。
3.根據權利要求1或2所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述T型探針(5)替 換為Γ型探針。
4.根據權利要求3所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述圓形貼片(21)的直 徑的大小為0.75 λ <(1<0.85λ，所述第一縱向縫隙(211)和第二縱向縫隙(212)的長度 分別為0.1 λ <L<0. 15λ，其中λ為在空氣中與天線中心頻率相對應的波長。
5.根據權利要求4所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述金屬支撐柱(4)高 度為 0. 1 λ < h < 0. 22λ。
6.根據權利要求5所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述圓形貼片(21)的直 徑的大小為d = 0. 8 λ，所述第一縱向縫隙(211)和第二縱向縫隙(212)的長度分別為L = 0. 12λ。
7.根據權利要求6所述的雙極化全向天線，其特徵在於其中所述支撐柱(4)的高度 為 h = 0. 15入。
8.根據權利要求3所述的雙極化全向天線，其特徵在於還包括在所述反射底板(1) 上安裝的由覆銅介質板加工的混合環(3)，所述第一射頻連接器(7)和第二射頻連接器(9) 分別通過所述混合環(3)與所述圓形貼片(21)和T型探針(5)相連接，所述混合環(3)設 有圓環(300)和與所述圓環(300)連接在一起的4個輸出阻抗均為50歐姆的徑向條形端 口(301-304)，其中，第一埠(301)、第三埠(303)、第二埠 (302)和第四埠 (304)依 次均布在所述圓環(300)的左半圓周或右半圓周上，所述第一輸出同軸射頻電纜(11)替換 為第三輸出同軸射頻電纜(11')和第五輸出同軸射頻電纜(6『)，所述第二輸出同軸射頻 電纜(12)替換為第四輸出同軸射頻電纜(12')和第六輸出同軸射頻電纜(8')，所述第 三輸出同軸射頻電纜(11')內導體的一端穿過所述輻射振子(2)的覆銅板與所述饋電功分網絡(20)的輸入端(201)相連接，所述第三輸出同軸射頻電纜(11')內導體的另一端 與所述第三埠(303)相連接，所述第三輸出射頻電纜(1Γ )的外導體與所述圓形貼片 (21)焊接在一起，所述第一射頻連接器(7)通過所述第五輸出同軸射頻電纜(6')與所述 第一埠(301)相連接；所述第四輸出射頻電纜(12')內導體的一端與所述T型探針(5) 相連接，所述第四輸出射頻電纜(12')內導體的另一端與所述第四埠(304)相連接，所 述第二射頻連接器(9)通過所述第六輸出同軸射頻電纜(8')與所述第二埠(302)相連 接，所述第四輸出同軸射頻電纜(12')、第五輸出同軸射頻電纜(6')和第六輸出同軸射 頻電纜(8')的外導體分別與所述反射底板(1)焊接在一起。
9.根據權利要求1、2、4、5、6、7之一所述的雙極化全向天線，其特徵在於還包括在所 述反射底板(1)上安裝的由覆銅介質板加工的混合環(3)，所述第一射頻連接器(7)和第二 射頻連接器(9)分別通過所述混合環(3)與所述圓形貼片(21)和T型探針(5)相連接，所 述混合環(3)設有圓環(300)和與所述圓環(300)連接在一起的4個輸出阻抗均為50歐 姆的徑向條形埠(301-304)，其中，第一埠(301)、第三埠(303)、第二埠(302)和第 四埠(304)依次均布在所述圓環(300)的左半圓周或右半圓周上，所述第一輸出同軸射 頻電纜(11)替換為第三輸出同軸射頻電纜(11')和第五輸出同軸射頻電纜(6')，所述 第二輸出同軸射頻電纜(12)替換為第四輸出同軸射頻電纜(12')和第六輸出同軸射頻電 纜(8')，所述第三輸出同軸射頻電纜(11')內導體的一端穿過所述輻射振子(2)的覆銅 板與所述饋電功分網絡(20)的輸入端(201)相連接，所述第三輸出同軸射頻電纜(11') 內導體的另一端與所述第三埠(303)相連接，所述第三輸出射頻電纜(1Γ )的外導體 與所述圓形貼片(21)焊接在一起，所述第一射頻連接器(7)通過所述第五輸出同軸射頻電 纜(6')與所述第一埠(301)相連接；所述第四輸出射頻電纜(12')內導體的一端與 所述T型探針(5)相連接，所述第四輸出射頻電纜(12')內導體的另一端與所述第四埠 (304)相連接，所述第二射頻連接器(9)通過所述第六輸出同軸射頻電纜(8')與所述第 二埠(302)相連接，所述第四輸出同軸射頻電纜(12')、第五輸出同軸射頻電纜(6') 和第六輸出同軸射頻電纜(8')的外導體分別與所述反射底板(1)焊接在一起。
專利摘要本實用新型雙極化全向天線，包括反射底板、輻射振子、輸出同軸射頻電纜、射頻連接器、金屬支撐柱和T型探針，反射底板上安裝有混合環，輻射振子上層為一分二饋電功分網絡，下層為圓形貼片；輻射振子通過金屬支撐柱水平固定在反射底板上，T型探針上部與圓形貼片焊接在一起；第一輸出同軸射頻電纜內導體一端與饋電功分網絡的輸入端相連接，外導體與圓形貼片焊接在一起，另一端與混合環第三埠相連接；射頻連接器與混合環第一埠相連接；另一第一輸出同軸射頻電纜內導體一端與T型探針相連接，另一端與混合環第四埠相連接，另一射頻連接器與混合環第二埠相連接。其優點是在保證基本電氣性能情況下，簡化了天線結構，平衡了兩路極化的性能。
文檔編號H01Q13/10GK201682058SQ20092027209
公開日2010年12月22日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者付洪全, 王卓鵬, 肖長虹 申請人:煙臺宏益微波科技有限公司