雙極化t型匹配折合振子基站天線的製作方法
2023-05-08 04:50:26
專利名稱：雙極化t型匹配折合振子基站天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及基站天線技術，具體是指雙極化T型匹配折合振子基站天線。
背景技術：
當前，在移動通信系統中，由於用戶數量的迅速增長，通信信道不足已經成為人口密集地區的嚴重問題。移動用戶的急劇增長，使得通信系統不斷更新和擴容，為減小天線間的幹擾並降低成本，要求天線能在寬頻帶範圍內工作，同時滿足多個系統的通信要求，實現多系統共用和收發共用。這就對移動通信重要組成部分的基站天線的寬頻帶特性提出了更高的要求。
在現有技術中，常規的半波輻射單元的工作頻帶寬度大約為15％。由於頻段為1920～2170MHz第三代無線電通信業務即將開通，這就希望基站天線具有更寬的帶寬，不僅適合當今數字通信系統DCS的1710～1880MHz頻段、個人通信業務PCS的1850～1990MHz頻段的用戶使用，而且要適合TD-SCDMA頻段在1920～2170MHz的用戶使用，其相對帶寬為24％。所以開發研製寬頻帶的基站陣列天線是適應寬帶通信業務開展之急需。
展寬天線阻抗帶寬的一個主要途徑是加寬振子臂，即加大振子直徑，從而降低特性阻抗。目前多數寬帶天線振子都是採用的此方式。加寬振子臂雖然對阻抗帶寬的提高有幫助，但同時也會增加天線單元的尺寸和材料用量。
目前使用的普通雙極化折合振子也是基於加寬振子臂的原理，它參與輻射的是兩根導線上的同相電流成分，相當于振子的等效直徑變粗，特性阻抗下降，有利於阻抗帶寬特性的改善；其次，折合振子輸入阻抗等於對稱振子阻抗和短路線阻抗的並聯。當頻率偏離諧振頻率時，兩者相互補償，從而使輸入阻抗變化較平緩，展寬了阻抗帶寬。
但普通雙極化折合振子在長度確定的情況下，很難再調節改變振子的輸入阻抗，以至於饋線的匹配困難。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供用於移動通信雙極化T型匹配折合振子基站天線，其便於改變振子的阻抗，容易和饋電達到匹配，獲得寬阻抗帶寬。
本發明的目的通過下述技術方案實現本雙極化T型匹配折合振子基站天線，包括折合振子、接地板、微帶饋線，所述折合振子呈T型，兩個折合振子固定於同一個接地板上，呈正負45°正交並且不相接觸，兩個折合振子以電磁耦合方式分別與不對稱的微帶饋線相連，兩個微帶饋線不相接觸，且其下部與接地板平行並用電介質隔開；兩個微帶饋線分別與RF設備連接，所述RF設備包括發射機或接收機。
所述折合振子包括分別呈長方形的上輻射導體、下輻射導體、支撐導體，上輻射導體比下輻射導體長，上輻射導體長度為中心頻率對應波長的二分之一(頻段範圍為1.71～2.17GHz時，大約為70mm)；下輻射導體、支撐導體分別設為對稱的左、右兩部分，左、右下輻射導體的外端分別與上輻射導體連接，上輻射導體的兩末端開路，左、右下輻射導體的內端相應與左、右支撐導體的上端連接；上、下輻射導體之間，左、右下輻射導體之間以及左、右支撐導體之間分別設置有間距，形成與折合振子外形相應的T型空槽；所述支撐導體通過其下端的固定底座與接地板固定連接。
所述左、右支撐導體的中部內側對稱設置有矩形或梯形凸起。通過改變左、右支撐導體的寬度及其兩者的間距，可以調節折合振子的輸入阻抗值，使折合振子和微帶饋線相互匹配。
所述微帶饋線包括平衡變換器部分、阻抗變換部分、RF輸入部分，所述平衡變換器部分由長垂直段、水平段、短垂直段連接成倒U形，兩條垂直段與左、右支撐導體分別通過通孔、介質螺釘固定連接，且微帶饋線與左、右支撐導體之間設置有間距，平衡變換器的長垂直段下端與阻抗變換部分的垂直段連接，阻抗變換部分的水平段與RF輸入部分連接，所述阻抗變換部分的水平段、RF輸入部分與接地板平行，並用電介質隔開，RF輸入部分通過傳輸線外接RF設備。
所述兩個折合振子的上輻射導體中部相應設有凹槽，使兩個折合振子呈正負45°正交時，兩個上輻射導體可相嵌合但不接觸；同樣，所述兩個微帶饋線的水平段中部也相應設有凹槽，兩個微帶饋線的水平段可相嵌合但不接觸。
作為一種改進的結構，所述上輻射導體的兩末端不是規則的長方形狀，而是呈漸寬形狀，使得振子的輸入阻抗變化更為平緩，所獲得的帶寬更寬。
作為一種改進的結構，所述左、右下輻射導體中部四分之一波長處各開有縫隙，左、右下輻射導體的縫隙兩側通過介質套環固定連接。通過在左、右下輻射導體開縫引入容性電抗部分，可以與T匹配振子輸入阻抗的感性部分相補償，能獲得50％的帶寬。
所述電介質包括空氣。
所述介質螺釘的介質包括聚四氟乙烯、塑料。
所述介質套環的介質包括聚四氟乙烯、塑料。
所述支撐導體下端的固定底座與接地板之間的固定連接方式包括螺紋連接、鉚接、焊接。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(1)實現天線與傳輸線系統之間的阻抗匹配，可提供一定頻率範圍內(範圍是多少MHZ)滿意的匹配特性。
(2)相對於目前普通折合振子而言，本發明增加了調節的靈活度，便於改變振子的阻抗，容易和饋電達到匹配，獲得寬阻抗帶寬，並且獲得的阻抗帶寬要優於普通對稱振子。
(3)本發明適應通信系統擴容的需要，它在駐波比小於1.5的條件下，具有24％的帶寬。
(4)製造簡單，成本低廉，產品美觀大方，使用方便。
圖1是本發明提出的雙極化T匹配折合振子基站天線結構示意圖。
圖2是圖1所示折合振子和微帶饋線的正視圖。
圖3是圖1所示折合振子的正視圖。
圖4是圖1所示折合振子和微帶饋線的俯視圖。
圖5是圖1所示饋電線的主視圖。
圖6是圖1所示折合振子的第二種結構示意圖。
圖7是圖1所示折合振子的第三種結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
實施例如圖1所示，本雙極化T型匹配折合振子基站天線9，包括折合振子1、2及接地板5，微帶饋線3、4，折合振子1、2呈T型，兩個折合振子1、2固定於同一個接地板5上，呈正負45°正交並且不相接觸，兩個折合振子1、2以電磁耦合方式分別與不對稱的微帶饋線3、4相連，兩個微帶饋線3、4不相接觸，且其下部與接地板5平行並用電介質隔開；兩個微帶饋線3、4分別與RF設備連接；電介質包括空氣；所述RF設備包括發射機或接收機。
以折合振子1、微帶饋線3為例，如圖2、3、4所示，折合振子1包括分別呈長方形的上輻射導體11、下輻射導體和支撐導體，上輻射導體11比下輻射導體長，上輻射導體11長度為中心頻率對應波長的二分之一(頻段範圍為1.71～2.17GHz時，大約為70mm)；下輻射導體和支撐導體分別設為對稱的左、右兩部分，左、右下輻射導體14a、14b的外端分別通過兩小段導體12a、12b與上輻射導體11連接，上輻射導體11的兩末端開路，左、右下輻射導體14a、14b的內端相應與左、右支撐導體15a、15b的上端連接；上、下輻射導體之間，左、右下輻射導體14a、14b之間以及左、右支撐導體15a、15b之間分別設置有間距13、18a，形成與折合振子外形相應的T型空槽，間距範圍分別為3～4mm，11～12mm，11～12mm；支撐導體15a、15b通過其下端的固定底座7a、7b與接地板5固定連接，固定連接方式包括螺紋連接、鉚接、焊接。
左、右支撐導體15a、15b的中部內側對稱設置有矩形或梯形凸起。通過改變左、右支撐導體15a、15b的寬度及其兩者的間距，可以調節折合振子1的輸入阻抗值，使折合振子1和微帶饋線3相互匹配。左、右支撐導體15a、15b中部的矩形或梯形凸起的間距範圍18b為5～6mm；左、右支撐導體15a、15b的寬度的範圍為6～6.5mm。
兩個折合振子1、2的上輻射導體11、21中部相應設有凹槽17，使兩個折合振子1、2呈正負45°正交時，兩個上輻射導體11、21可相嵌合但不接觸。
如圖2、4、5所示，微帶饋線3包括平衡變換器部分(35a、35b、35c)、阻抗變換部分31、33、RF輸入部分32，平衡變換器部分由長垂直段35a、水平段35b、短垂直段35c連接成倒U形，兩條垂直段35a、35c與左、右支撐導體15a、15b分別通過通孔(34a、34b、34c、19a、19b、19c)、聚四氟乙烯做成的介質螺釘插銷固定連接，且與左、右支撐導體15a、15b之間設置有間距6，微帶饋線3與左、右支撐導體15a、15b的間距6範圍為2～2.5mm；平衡變換器的長垂直段35a下端與阻抗變換部分的垂直段33連接，阻抗變換部分的水平段31與RF輸入部分32連接，阻抗變換部分的水平段31、RF輸入部分32與接地板5平行，並用電介質隔開，RF輸入部分32通過傳輸線外接RF設備。電介質為空氣；介質螺釘的介質可以是聚四氟乙烯或塑料。
兩個微帶饋線3、4的水平段中部也相應設有凹槽36，兩個微帶饋線3、4的水平段可相嵌合但不接觸。
如圖6所示，作為一種改進的結構，上輻射導體11的兩末端不是規則的長方形狀，而是呈漸寬形狀，使得振子的輸入阻抗變化更為平緩，所獲得的帶寬更寬。
如圖7所示，作為另一種改進的結構，左、右下輻射導體14a、14b中部四分之一波長處各開有縫隙10a、10b，左、右下輻射導體14a、14b的縫隙10a、10b兩側通過介質套環固定連接，所述縫隙10a、10b大小範圍為1.5～2mm；介質套環的介質包括聚四氟乙烯、塑料。通過在左、右下輻射導體14a、14b開縫引入容性電抗部分，可以與T匹配振子輸入阻抗的感性部分相補償，能獲得50％的帶寬。
如上所述，便可較好地實現本發明。
權利要求
1.雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於包括折合振子、接地板、微帶饋線，所述折合振子呈T型，兩個折合振子固定於同一個接地板上，呈正負45°正交並且不相接觸，兩個折合振子以電磁耦合方式分別與不對稱的微帶饋線相連，兩個微帶饋線不相接觸，且其下部與接地板平行並用電介質隔開；兩個微帶饋線分別與RF設備連接。
2.根據權利要求1所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述折合振子包括分別呈長方形的上輻射導體、下輻射導體、支撐導體，上輻射導體比下輻射導體長，上輻射導體長度為中心頻率對應波長的二分之一；下輻射導體、支撐導體分別設為對稱的左、右兩部分，左、右下輻射導體的外端分別與上輻射導體連接，上輻射導體的兩末端開路，左、右下輻射導體的內端相應與左、右支撐導體的上端連接；上、下輻射導體之間，左、右下輻射導體之間以及左、右支撐導體之間分別設置有間距，形成與折合振子外形相應的T型空槽；所述支撐導體通過其下端的固定底座與接地板固定連接。
3.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述左、右支撐導體的中部內側對稱設置有矩形或梯形凸起。
4.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述兩個折合振子的上輻射導體中部相應設有凹槽，兩個上輻射導體相嵌合但不接觸。
5.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述微帶饋線包括平衡變換器部分、阻抗變換部分、RF輸入部分，所述平衡變換器部分由長垂直段、水平段、短垂直段連接成倒U形，兩條垂直段與左、右支撐導體分別通過通孔、介質螺釘固定連接，且微帶饋線與左、右支撐導體之間設置有間距，平衡變換器的長垂直段下端與阻抗變換部分的垂直段連接，阻抗變換部分的水平段與RF輸入部分連接，所述阻抗變換部分的水平段、RF輸入部分與接地板平行，並用電介質隔開，RF輸入部分通過傳輸線外接RF設備；所述介質螺釘的介質包括聚四氟乙烯、塑料。
6.根據權利要求5所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述兩個微帶饋線的水平段中部相應設有凹槽，兩個微帶饋線的水平段相嵌合但不接觸。
7.根據權利要求1或5所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述電介質為空氣。
8.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述上輻射導體的兩末端呈漸寬形狀。
9.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述左、右下輻射導體中部四分之一波長處各開有縫隙，左、右下輻射導體的縫隙兩側通過介質套環固定連接；所述介質套環的介質包括聚四氟乙烯、塑料。
10.根據權利要求2所述雙極化T型匹配折合振子基站天線，其特徵在於所述固定連接方式包括螺紋連接、鉚接、焊接。
全文摘要
本發明提供雙極化T型匹配折合振子基站天線，包括折合振子、接地板、微帶饋線，所述折合振子呈T型，兩個折合振子固定於同一個接地板上，呈正負45°正交並且不相接觸，兩個折合振子以電磁耦合方式分別與不對稱的微帶饋線相連，兩個微帶饋線不相接觸，且其下部與接地板平行並用電介質隔開；兩個微帶饋線分別與RF設備連接。本發明製造簡單，成本低廉，產品美觀大方，使用方便；可提供一定頻率範圍內滿意的匹配特性；調節的靈活度高，容易和饋電達到匹配，獲得寬阻抗帶寬，適應通信系統擴容的需要，它在駐波比小於1.5的條件下，具有24％的帶寬。
文檔編號H01Q13/08GK1976124SQ200610123998
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者褚慶昕, 王瀾 申請人:華南理工大學