超宽带双极化振子天线制造技术

超宽带双极化振子天线，步骤一，建立空间直角坐标系；步骤二，构造超宽带PCB对称振子；步骤三，构造超宽带微带馈电巴仑；步骤四，构造正交极化交叉振子；步骤五，设置金属地板；步骤六，双同轴电缆馈电；本天线具有超宽带、双极化、高增益、高效率、伞状形、低剖面，以及低互调、高可靠、结构简单、低成本、易生产的振子辐射单元，使高频双极化振子与之共轴嵌套组阵时受其影响小，并为多频双极化振子天线的设计和改进提供有益的参考方法。

【技术实现步骤摘要】
超宽带双极化振子天线
本专利技术涉及移动通信天线设备与技术，特别涉及超宽带双极化振子天线。
技术介绍
对称振子或偶极子（dipole）是无线通信中应用最广泛的一种天线。由它演变而来的天线变种不计其数，如移动通信基站天线的基本辐射单元—双极化振子或交叉振子。然而，目前基站天线中所用的各类双极化振子大多为单频段，如698~960MHz/1710~2700MHz/3400~3800MHz频段。因此，设计一副同时覆盖多个频段，如698~960/1710~2700/3400~3800MHz，的高增益基站天线，则需要使用多种不同频段的振子分别组阵，天线整体尺寸大、重量重。为了节省空间，通常将高低频振子左右并排或上下共轴嵌套排列，比如610~900MHz频段与1710~2700MHz频段共轴嵌套排列。该排列最常见的形式是低频碗状振子（由四对振子排成方环）与高频平面振子嵌套，即高频阵列的一半振子位于低频振子内部中心，另一半则处于两相邻低频振子中间，见图2所示。由于尺寸大、高度高，低频振子对高频振子形成遮挡，造成高频振子方向图畸变，在密集排列时候尤为严重。为了解决这一问题，低频振子最好设计成细长条状的十字交叉PCB或钣金形式，即伞形振子。此外，印制PCB振子具有设计灵活性高、打样快、重量轻、低成本等优势。然而，相比传的压铸振子，印制PCB振子带宽较窄，在高度受限的情况下更窄。最后，该振子具有不低于常规振子的增益，即G=8~9dBi。满足上述各条件的PCB振子，设计上将变得十分困难。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超宽带双极化振子天线，具有超宽带、双极化、高增益、高效率、伞状形、低剖面，以及低互调、高可靠、结构简单、低成本、易生产的振子辐射单元，使高频双极化振子与之共轴嵌套组阵时受其影响小，并为多频双极化振子天线的设计和改进提供有益的参考方法。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：超宽带双极化振子天线，包括水平设置的金属地板、垂直设置在金属地板上方的双极化振子以及两根同轴电缆，两根同轴电缆的内、外导体分别连接双极化振子的两个馈电端和金属地板：所述的双极化振子设有两块竖直正交设置并且中心线完全重合的振子基板，两块振子基板的一侧均设有一个具有两振子臂的超宽带PCB对称振子，两块振子基板上的超宽带PCB对称振子完全相同，两块振子基板的另一侧设有超宽带微带馈电巴仑，两超宽带微带馈电巴仑竖直正交设置，并且其顶端位置上下错开不会相交；所述的超宽带PCB对称振子采用其对应的超宽带微带馈电巴仑馈电，超宽带PCB对称振子的两振子臂对称并分隔设置在所处振子基板的中心线的两侧，振子臂从末端向首端弯折两次形成同纵平面并依次连接的竖直设置的巴仑臂、水平设置的水平臂和向下倾斜设置的末端臂，巴仑臂的起始端与金属地板相连，在巴仑臂的上部内边缘处开设一个L形槽，在水平臂的上边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽A，纵向槽A从水平臂的首端延伸至末端臂边缘，在水平臂的下边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽B，纵向槽A和纵向槽B将振子臂分隔为多条水平枝节，纵向槽B上下两侧的水平枝节通过至少一个导体片相连接；所述的正极化振子的超宽带微带馈电巴仑包括相连接为一体的主馈段A和水平段A，具有馈电端A的主馈段A竖直设置，在主馈段A上连接有第一短路枝节A和至少一个水平开路枝节A，第一短路枝节A位于主馈段A下部并朝向向下，水平开路枝节A位于主馈段A上部并朝向水平，在水平段A上连接有相平行设置的具有末端开路端A的竖直开路枝节A以及第二短路枝节A；所述的负极化振子的超宽带微带馈电巴仑包括相连接为一体的主馈段B和水平段B，具有馈电端B的主馈段B竖直设置，在主馈段B上连接有第一短路枝节B和至少一个水平开路枝节B，第一短路枝节B位于主馈段B下部并朝向向下，水平开路枝节B位于主馈段B上部并朝向水平，在水平段B上连接有相平行设置的具有末端开路端B的竖直开路枝节B以及第二短路枝节B；所述的水平段A和水平段B呈上下设置并不相交，主馈段A的始端和主馈段B的始端不与金属地板相连。本专利技术所述的水平臂的中部还开设有顺着振子臂方向延伸的纵向槽C，纵向槽C与最下方的一条纵向槽A相连接，或者纵向槽C与最下方的一条纵向槽A不连接。本专利技术所述的纵向槽A为两条，最顶部的纵向槽A从靠近巴仑臂的内边缘处沿水平臂顶部边缘延伸至末端臂的末端；最下方的一条纵向槽A的起始段靠近巴仑臂内边缘并朝上延伸一段距离后，再平行于最顶部的纵向槽A延伸末端臂的末端。本专利技术所述的纵向槽B为两条，位于上方的一条纵向槽B的起始端靠近振子臂巴仑外边缘沿水平臂的底部边缘延伸至末端臂的末端，位于下方的一条纵向槽B平行于上方的纵向槽B并延伸至末端臂的末端。本专利技术两对称振子臂的末端臂各加载一个U形枝节。本专利技术所述的主馈段A和主馈段B由多节不等长宽的导体段级联而成。本专利技术所述的双极化振子的极化方式为±45°、H/V或其他任意正交线极化，双极化振子与其他高频双极化振子共轴组阵为高低频共轴或肩并肩的混排阵列，高频双极化振子为伞状形或平面形。本专利技术两个所述的振子基板的中心线处开一互补槽，两个振子基板通过互补槽正交交叉设置，互补槽总长等于振子基板高度，互补槽的宽度大于等于振子基板的厚度。本专利技术两根所述的同轴电缆为50Ω同轴电缆。本专利技术所述的振子基板材料的介电常数εr=1~20，即为包括空气在内的各种介质基板。本专利技术的积极进步效果在于，通过采取下列措施：1）两振子基板竖直正交、中心线重合；2）超宽带PCB对称振子与超宽带微带馈电巴仑一体化印制；3）超宽带PCB对称振子表面开多条纵向槽；4）超宽带微带馈电巴仑带短路和开路枝节；5）超宽带微带馈电巴仑底部可附加水平匹配段再由同轴电缆馈电，或者超宽带微带馈电巴仑的两端口直接用50Ω电缆馈电，双极化振子实现了GSM频段超宽带（VSWR≤2.0，614~900MHz，BW=286MHz，37.78%）、±45°双极化工作，增益G=8~9dBi，E/H面波宽HPBW=58.5~68.8°/80.6~106°，隔离度|S21|<-25dB，交叉极化比XPD<-25dB，效率ηA≥80%，尺寸为0.392∙λL（长）×0.392∙λL（宽）×0.2∙λL（高）（λL为最低工作波长）。该双极化振子的成功研制，使得高低频振子能够单列或多列共轴嵌套组阵，适合应用于多频、多端口宏基站天线。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规双频宏基站/微基站天线的优选方案，而且对于常规宽带或多频交叉振子天线的设计和改进也是适用和有效的。附图说明图1为天线模型所采用的直角坐标系定义的示意图。图2为常规高低频振子共轴嵌套排列的模型俯视图。图3为高低频伞形交叉振子共轴嵌套组成单列阵的模型俯视图。图4为高低频共面交叉振子共轴嵌套组成单列阵的模型俯视图。图5为高低频伞形交叉振子共轴嵌套组成多列阵的模型俯视图。图6为高低频共面交叉振子共轴嵌套组成多列阵的模型俯视图。图7为本专利技术低频伞形超宽带PCB对称振子的正视图。图8为本专利技术正极化振子的超宽带微带馈电巴仑的正视图。图9为本专利技术负极化振子的超宽带微带馈电巴仑的正视图。图10为本专利技术双极化振子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超宽带双极化振子天线，包括水平设置的金属地板（700）、垂直设置在金属地板（700）上方的双极化振子（10）以及两根同轴电缆，两根同轴电缆的内、外导体分别连接双极化振子（10）的两个馈电端和金属地板（700），其特征在于：所述的双极化振子（10）设有两块竖直正交设置并且中心线完全重合的振子基板（500、600），两块振子基板（500、600）的一侧均设有一个具有两振子臂的超宽带PCB对称振子（100、200），两块振子基板（500、600）上的超宽带PCB对称振子（100、200）完全相同，两块振子基板（500、600）的另一侧设有超宽带微带馈电巴仑（300、400），两超宽带微带馈电巴仑（300、400）竖直正交设置，并且其顶端位置上下错开不会相交；所述的超宽带PCB对称振子（100、200）采用其对应的超宽带微带馈电巴仑（300、400）馈电，超宽带PCB对称振子（100、200）的两振子臂对称并分隔设置在所处振子基板（500、600）的中心线的两侧，振子臂从末端向首端弯折两次形成同纵平面并依次连接的竖直设置的巴仑臂（101）、水平设置的水平臂（104）和向下倾斜设置的末端臂（111），巴仑臂（101）的起始端与金属地板（700）相连，在巴仑臂（101）的上部内边缘处开设一个L形槽（103），在水平臂（104）的上边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽A（112、116），纵向槽A（112、116）从水平臂（104）的首端延伸至末端臂（111）边缘，在水平臂（104）的下边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽B（106、109），纵向槽A（112、116）和纵向槽B（106、109）将振子臂分隔为多条水平枝节，纵向槽B（106、109）上下两侧的水平枝节通过至少一个导体片相连接；所述的正极化振子（10‑1）的超宽带微带馈电巴仑（300）包括相连接为一体的主馈段A（301）和水平段A（307），具有馈电端A（313）的主馈段A（301）竖直设置，在主馈段A（301）上连接有第一短路枝节A（303）和至少一个水平开路枝节A（304、305），第一短路枝节A（303）位于主馈段A（301）下部并朝向向下，水平开路枝节A（304、305）位于主馈段A（301）上部并朝向水平，在水平段A（307）上连接有相平行设置的具有末端开路端A（310）的竖直开路枝节A（309）以及第二短路枝节A（308）；所述的负极化振子（10‑2）的超宽带微带馈电巴仑（400）包括相连接为一体的主馈段B（401）和水平段B（407），具有馈电端B（403）的主馈段B（401）竖直设置，在主馈段B（401）上连接有第一短路枝节B（403）和至少一个水平开路枝节B（404、405），第一短路枝节B（403）位于主馈段B（401）下部并朝向向下，水平开路枝节B（404、405）位于主馈段B（401）上部并朝向水平，在水平段B（407）上连接有相平行设置的具有末端开路端B（410）的竖直开路枝节B（409）以及第二短路枝节B（408）；所述的水平段A（307）和水平段B（407）呈上下设置并不相交，主馈段A（301）的始端和主馈段B（401）的始端不与金属地板（700）相连。...

【技术特征摘要】
1.超宽带双极化振子天线，包括水平设置的金属地板（700）、垂直设置在金属地板（700）上方的双极化振子（10）以及两根同轴电缆，两根同轴电缆的内、外导体分别连接双极化振子（10）的两个馈电端和金属地板（700），其特征在于：所述的双极化振子（10）设有两块竖直正交设置并且中心线完全重合的振子基板（500、600），两块振子基板（500、600）的一侧均设有一个具有两振子臂的超宽带PCB对称振子（100、200），两块振子基板（500、600）上的超宽带PCB对称振子（100、200）完全相同，两块振子基板（500、600）的另一侧设有超宽带微带馈电巴仑（300、400），两超宽带微带馈电巴仑（300、400）竖直正交设置，并且其顶端位置上下错开不会相交；所述的超宽带PCB对称振子（100、200）采用其对应的超宽带微带馈电巴仑（300、400）馈电，超宽带PCB对称振子（100、200）的两振子臂对称并分隔设置在所处振子基板（500、600）的中心线的两侧，振子臂从末端向首端弯折两次形成同纵平面并依次连接的竖直设置的巴仑臂（101）、水平设置的水平臂（104）和向下倾斜设置的末端臂（111），巴仑臂（101）的起始端与金属地板（700）相连，在巴仑臂（101）的上部内边缘处开设一个L形槽（103），在水平臂（104）的上边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽A（112、116），纵向槽A（112、116）从水平臂（104）的首端延伸至末端臂（111）边缘，在水平臂（104）的下边缘顺着振子臂方向开设至少两条相平行的纵向槽B（106、109），纵向槽A（112、116）和纵向槽B（106、109）将振子臂分隔为多条水平枝节，纵向槽B（106、109）上下两侧的水平枝节通过至少一个导体片相连接；所述的正极化振子（10-1）的超宽带微带馈电巴仑（300）包括相连接为一体的主馈段A（301）和水平段A（307），具有馈电端A（313）的主馈段A（301）竖直设置，在主馈段A（301）上连接有第一短路枝节A（303）和至少一个水平开路枝节A（304、305），第一短路枝节A（303）位于主馈段A（301）下部并朝向向下，水平开路枝节A（304、305）位于主馈段A（301）上部并朝向水平，在水平段A（307）上连接有相平行设置的具有末端开路端A（310）的竖直开路枝节A（309）以及第二短路枝节A（308）；所述的负极化振子（10-2）的超宽带微带馈电巴仑（400）包括相连接为一体的主馈段B（401）和水平段B（407），具有馈电端B（403）的主馈段B（401）竖直设置，在主馈段B（401）上连接有第一短路枝节B（403）和至少一个水平开路枝节B（404、405），第一短路枝节B（403）位于主馈段B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，吴中林，刘木林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44