單極化天線和雙極化天線的製作方法
2023-12-03 12:07:16
單極化天線和雙極化天線的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種單極化天線和雙極化天線，單極化天線包括至少兩個的級聯的對稱振子，饋電結構以及連接兩側振子的振子臂與地板之間的金屬構件；各個振子的長度互不相同，饋電結構為倒「J」型結構，兩側的微帶饋線尾部橫向聯通，構成饋電結構的與地板平行的聯通部分，饋電結構的終端與地板構成物理上的開路，饋電結構與金屬構件構成微帶傳輸線，對振子進行平衡饋電；天線的饋電方向由一側的金屬構件連接地板接口處開始向振子方向饋電，跨過饋電結構的聯通部分，由另一側的金屬構件延伸至饋電結構的終端。本實用新型可以實現阻抗匹配頻帶的展寬，同時結合振子間耦合加載的作用，只要調整好帶內的阻抗匹配，實現所需的寬帶性能。
【專利說明】單極化天線和雙極化天線
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及移動通信的基站天線【技術領域】，特別是涉及一種單極化天線和雙極化天線。
【背景技術】
[0002]隨著第三代移動通信技術已經發展成熟和廣泛商用，第四代移動通信技術也開始發展，未來移動通信中，多代系統將在一個比較長的時間內共存。因此為了節省基站的站址安裝資源，減少網絡建設成本，移動通信基站系統被要求同時兼容多種通信標準，覆蓋多種移動通信頻段。
[0003]天線作為移動通信基站系統中信號轉換的重要接口，其性能將對整個基站系統的性能有決定性的作用，因此能覆蓋工作相應的寬頻帶，且輻射參數穩定的天線陣元顯得很重要。
[0004]現有的多代系統覆蓋的天線方案，主要是通過I型振子的技術方案，並在此基礎上所做的技術方案的改進，例如專利申請號為200620018845.4的專利文獻中，提供了一種工作頻率為800冊12/900冊12的空氣耦合I型振子基站天線解決方案，所設計空氣耦合丁型振子由兩個半振子和饋電微帶巴倫組合構成，其中兩個半I型振子臂通過下側的一體化結構底板構成振子臂互為直角的半振子，兩個半振子由連接組合構件與形成直角交叉的兩個II型饋電微帶巴倫連接片定為固定，並在每個振子臂頂部套有定位板。
[0005]上述的結構利用II型饋線耦合的方式，雖然在一定程度上改善了 I型振子原有的窄帶阻抗匹配，使振子工作於800冊12/900冊12頻段，但目前的移動通信系統中對於頻帶的要求來說，上述結構的振子的相對帶寬仍然過窄，無法適應新一代移動通信技術中對于振子帶寬的需求。
實用新型內容
[0006]基於此，有必要針對現有天線的振子的相對帶寬仍然過窄的問題，提供一種可以獲得更高帶寬的單極化天線、包括單極化天線和雙極化天線。
[0007]—種單極化天線，其特徵在於，包括:至少兩個的級聯的對稱隔離布局的振子，饋電結構以及連接兩側振子的振子臂與地板之間的金屬構件；
[0008]各個振子的長度互不相同，饋電結構為倒「了」型結構，兩側的微帶饋線尾部橫向聯通，構成饋電結構的與地板平行的聯通部分，饋電結構一側的終端與地板構成物理上的開路，饋電結構與金屬構件構成微帶傳輸線，對振子進行平衡饋電。
[0009]上述單極化天線通過級聯多個長度互不相同的振子的方式，為天線的工作構造了多個諧振路徑，饋電結構為平衡饋電的結構，採用倒「了」型平面饋電方式，可以根據帶寬的需求選擇級聯的振子數量，不同長度的振子在工作頻帶內產生不重合的諧振點，多個諧振點疊加後將覆蓋較寬的頻帶，在所需的工作頻帶內引入了多個諧振點，從而實現阻抗匹配頻帶的展寬，同時可以結合振子間耦合加載的作用，只要調整好帶內的阻抗匹配，就可以實現所需的寬帶性能。
[0010]一種雙極化天線，其特徵在於，包括上述的單極化天線，兩個單極化天線正交放置組合；其中，兩個單極化天線的饋電結構的聯通部分的高度錯開；
[0011]聯通部分的高度較低的單極化天線，其介質基板的中線上靠近振子的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位，聯通部分的高度較高的單極化天線，其介質基板的中線上靠近地板的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位，兩個單極化天線的榫位正交放置組合。
[0012]本實用新型的雙極化天線，由兩個單極化天線正交組合後所構成，使得通過正交放置方式組合的兩個單極化天線的振子成為所需要性能相同的雙極化振子，以一個極化方向上的振子與饋線為單位，通過正交放置兩個單極化天線的方式，可以實現-45°與+45°的雙極化性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的單極化天線的結構示意圖；
[0014]圖2為饋電結構的結構示意圖；
[0015]圖3為一個實施例的單極化天線的結構示意圖；其中，圖3-1為振子及金屬構件印刷在介質基板的一個板面上示意圖，圖3-2為饋電結構印刷在介質基板的另一個板面上示意圖；
[0016]圖4、圖5為正交放置組合的兩個單極化天線的結構示意圖；
[0017]圖6為雙極化天線正交放置組合的立體示意圖；
[0018]圖7為雙極化天線的回波損耗的仿真效果圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型的單極化天線、雙極化天線及雙極化天線系統的【具體實施方式】作詳細描述。
[0020]實施例一
[0021]本實用新型的單極化天線包括:至少兩個的級聯的對稱隔離布局的振子10，饋電結構20以及連接兩側振子10的振子臂與地板30之間的金屬構件40。參考圖1所示，圖1為單極化天線的結構示意圖，圖中以3個振子為例。
[0022]各個振子10的長度互不相同，饋電結構20為倒「了」型結構，兩側的微帶饋線203、20?尾部橫向聯通，構成饋電結構20的與地板30平行的聯通部分20。，饋電結構的微帶饋線206的終端與地板30構成物理上的開路，饋電結構20與金屬構件40構成微帶傳輸線，對振子10進行平衡饋電。
[0023]對於天線的饋電方向，是由一側的金屬構件403連接地板30接口處開始向振子10方向饋電，跨過饋電結構20的聯通部分20(3，由另一側的金屬構件406延伸至饋電結構20的終端。
[0024]本實用新型的單極化天線通過級聯多個長度互不相同的振子的方式，為天線的工作構造了多個諧振路徑，饋電結構為平衡饋電的結構，採用倒「了」型平面饋電方式，將同軸線的不平衡饋電轉換為平衡饋電，實現對振子進行平衡饋電。天線可以根據帶寬的需求選擇級聯的振子數量，不同長度的振子在工作頻帶內產生不重合的諧振點，多個諧振點疊加後將覆蓋較寬的頻帶，在所需的工作頻帶內引入了多個諧振點，從而實現阻抗匹配頻帶的展寬，同時可以結合振子間耦合加載的作用，只要調整好帶內的阻抗匹配，就可以實現所需的寬帶性能。
[0025]作為其中一種實施方式，參考圖2所示，圖2為饋電結構的結構示意圖，所述饋電結構的拐角處外側為切角形狀設計(參見虛線框內部分其中，切角的形狀根據天線的阻抗匹配來決定，在實際應用是可以進行調整，在本實施例中，通過切角形狀設計，可以對振子10的阻抗參數進一步進行匹配，從而可以實現所需的寬頻帶功能。
[0026]進一步地，如圖2所示，饋電結構20上還可以設置階梯阻抗變換器。優選的，在饋電結構的兩側20^2013上分別設置有階梯阻抗變換器503和階梯阻抗變換器50匕本實施例中，通過階梯阻抗變換器50，用於對振子10的阻抗參數進一步進行匹配，實現所需的寬頻帶功能。在實際應用中，饋電結構20可以同時合理地利用拐角處的切角形狀及階梯阻抗變換器對振子阻抗參數進行匹配，最終實現所需要的寬頻帶性能。
[0027]進一步地，參考圖3所示，本實用新型提供的單極化天線還可以包括垂直於地板30的介質基板60，其中，單極化天線的振子10及金屬構件40印刷在介質基板60的其中一個板面上(參見圖3-1)，饋電結構20印刷在介質基板60的另一個板面上(參見圖3-2)。
[0028]上述單極化天線,是一種垂直結構的單極化天線陣元，天線的振子單元與饋線分別被印刷在介質基板的兩個面上，與鑄件形式的垂直結構基站天線陣元比較，本實用新型的單極化天線利用平面印刷天線結構，大大降低了加工成本及天線重量，同時使用介質基片作為承載的方式對介質基板進行了有效的利用，降低了空氣耦合饋線的安裝難度，有利於生產的便利性及成本的控制。
[0029]實施例二
[0030]本實用新型的雙極化天線包括兩個單極化天線，兩個單極化天線正交放置組合，實現-45°與+45°的雙極化性能。
[0031]進一步地,基於印刷在介質基板60的單極化天線,兩個單極化天線的饋電結構20的聯通部分20^的高度錯開；參考圖4、圖5所示，圖示單極化天線是以2個振子為例，如圖4所示，聯通部分20^的高度較低的單極化天線，其介質基板60的中線上靠近振子10的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位601 (參見虛線框內部分)，聯通部分的高度較高的單極化天線，其介質基板60的中線上靠近地板30的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位602 (參見虛線框內部分)，兩個單極化天線的榫位正交放置組合，參考圖6所示，圖6為正交放置組合的單極化天線(18)示意圖。
[0032]本實用新型的雙極化天線，由兩個單極化天線正交組合後所構成，在兩塊介質基板上通過開槽的方式構成榫位，用於組裝固定，在正交放置時，通過將兩個極化方向上振子的饋電結構錯開，兩個極化方向的振子的饋電部分高度不同，避免饋線與另一極化方向上的振子短路，在實現雙極化天線時，通過饋線部分的調整獲得兩個性能相似的振子，使得通過正交放置方式組合的兩個單極化天線的振子成為所需要性能相同的雙極化振子，以一個極化方向上的振子與饋線為單位，通過正交放置兩個單極化天線的方式，可以實現-45°與+45°的雙極化性能。
[0033]進一步地，如圖4所示，聯通部分的高度較低的單極化天線，其兩側的金屬構件40的兩邊設有對稱的凹槽401。通過對金屬構件的形狀的調整，有助於獲得兩個性能相似的振子。
[0034]參考圖7所示，圖7為雙極化天線的回波損耗的仿真效果圖，縱坐標的811表示測的是網絡的回波損耗值，橫坐標表示回波損耗的衰減值叫)，從圖中可以看出，對應為+45°極化的單極化天線的，天線的相對帶寬為45.2%。，實現了所需的寬帶性能。
[0035]本實用新型的技術通過多節振子級聯的方式為不同的工作頻點提供了不同的獨立諧振路徑，並結合由拐角和階梯阻抗變換器構成的倒「了」型饋線的應用，在工作頻帶內引入了多個諧振點，最終實現了寬帶性能。同時，使用以介質基片為基礎的平面陣元結構，簡化了饋線與振子耦合在實現中的誤差，保證了不同天線陣元間性能的一致性，為口以匕叫161-.11 ^01機1011，長期演進)系統提供了一種可以實現寬帶匹配的平面陣元解決方案。
[0036]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種單極化天線，其特徵在於，包括:至少兩個的級聯的對稱隔離布局的振子，饋電結構以及連接兩側振子的振子臂與地板之間的金屬構件； 各個振子的長度互不相同，饋電結構為倒「J」型結構，兩側的微帶饋線尾部橫向聯通，構成饋電結構的與地板平行的聯通部分，饋電結構一側的終端與地板構成物理上的開路，饋電結構與金屬構件構成微帶傳輸線，對振子進行平衡饋電。
2.根據權利要求1所述的單極化天線，其特徵在於，所述饋電結構的拐角處外側為切角形狀設計。
3.根據權利要求1所述的單極化天線，其特徵在於，饋電結構上設置有階梯阻抗變換器。
4.根據權利要求3所述的單極化天線，其特徵在於，饋電結構的兩側分別設置有階梯阻抗變換器。
5.根據權利要求1至4任一項所述的單極化天線，其特徵在於，還包括垂直於地板的介質基板，其中，單極化天線的振子及金屬構件印刷在介質基板的其中一個板面上，饋電結構印刷在介質基板的另一個板面上。
6.一種雙極化天線，其特徵在於，包括兩個如權利要求1至5任一項所述的單極化天線，兩個單極化天線正交放置組合；其中，兩個單極化天線的饋電結構的聯通部分的高度錯開； 聯通部分的高度較低的單極化天線，其介質基板的中線上靠近振子的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位，聯通部分的高度較高的單極化天線，其介質基板的中線上靠近地板的一側通過開槽的方式構成用於組裝固定的榫位，兩個單極化天線的榫位正交放置組合。
7.根據權利要求6所述的雙極化天線，其特徵在於，聯通部分的高度較低的單極化天線，其兩側的金屬構件的兩邊設有對稱的凹槽。
【文檔編號】H01Q1/36GK204118236SQ201320875920
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】褚慶昕, 徐寧, 塗治紅, 董錦淵 申請人:廣州傑賽科技股份有限公司, 華南理工大學