双极化天线制造技术

本发明专利技术涉及一种双极化天线，包括辐射装置和馈电元件，所述辐射装置由四个振子臂组成，它们放置在与反射导电板平行的平面上，并通过在相邻振子臂之间产生电容耦合的间隙彼此分离；所述馈电元件由两条设置有内导体的馈电线和两个垂直的巴伦组成，两个垂直的巴伦有一个公共基座放置在反射导电板上，通过其顶端与辐射装置连接；所述馈电元件具有四个纵向孔，所述馈电线的内导体放置在两个纵向孔内；所述馈电线的内导体通过导电桥连接到辐射装置。此宽带双极化天线容易制造，至少具有46％的带宽，有高交叉极化鉴别率及良好的匹配。

Dual polarization antenna

The invention relates to a dual-polarized antenna, which comprises a radiation device and a feeding element. The radiation device consists of four oscillator arms, which are placed on a plane parallel to the reflecting conductive plate and are separated from each other by a gap between adjacent oscillator arms which generates capacitive coupling. The feeding element consists of two feeding lines with inner conductors and two vertical barons, two vertical vertical ones. A common base is placed on a reflective conductive plate and connected to the radiation device through its top; the feed element has four longitudinal holes, and the inner conductor of the feed line is placed in two longitudinal holes; and the inner conductor of the feed line is connected to the radiation device through a conductive bridge. The broadband dual-polarized antenna is easy to fabricate, with at least 46% bandwidth, high cross-polarization discrimination and good matching.

【技术实现步骤摘要】
双极化天线
本专利技术涉及双极化天线，更具体地说，本专利技术涉及发射或接收两个正交极化的双极化天线，例如垂直的，水平的或+/-45度倾斜的。
技术介绍
专利US3740754是最早描述双极化天线的专利之一，此项专利中两个偶极子由金属管制成，彼此成直角布置在反射板上方，并由两对同轴线馈电，之后，工程师们一直在不断改进双极化天线。专利号US4184163详述了一种宽带双极化天线，其偶极子臂由具有环形或方形框架的金属环构成。专利号US5481272、US796372、US5952983、US6028563和US6072439详述了几种不同类型的偶极子，包括折叠网格偶极子、蝶形偶极子，以及具有附加印刷电路板巴伦(平衡-不平衡转换器)的偶极子。如今移动电话使用越来越普遍，市场每年需要大量的宽带双极化天线，因此为了研制出容易投入生产的天线，工程师们在这个领域投入了很多精力。大多数基站天线必须提供65度波束宽度，良好的交叉极化鉴别率，并能通过馈电电缆匹配宽频频段。由巴伦支撑的交叉偶极子是最简单的双极化天线，因此为了扩展其频带并降低生产成本，工程师们专利技术了数百种这样的天线。专利号US6933906B2、US7132995B2、US2012/0235873A1、CN102074779A、CN10215783A、CN10170791A、CN101572446A、CN20171796U、CN10154663A、CN10167881A、CN10187735A、CN20215554U、CN102246352A、CN102484321A、CN20242451U、CN102544764A和CN10170787A分别详述了许多不同种类振子臂构成的交叉偶极子。已知的交叉偶极子在磁(H)平面的波束宽度大于在电(E)平面的波束宽度。最大的差异在其工作频带内的最低频率点产生大的波束，大的波束宽度在H平面产生低交叉极化鉴别率以及用这些振子组成的天线阵列，其相邻天线之间产生有害的耦合。因此，需要减小H面波束宽度，提高交叉极化鉴别率，并且减少天线阵中相邻天线间的耦合，同时需要天线与馈电电缆相匹配。如图1所示，专利CN204424435U中描述的这种辐射体是现有技术。本专利技术的目的是克服现有技术和其他已知的双极化天线的不足。
技术实现思路
鉴于以上提到的现有技术，本专利技术的第一个目的是创造一种宽带定向天线，该天线辐射两种线性极化，且具有比已知天线更好的交叉极化鉴别率和更宽的频段并能用馈线匹配。本专利技术的第二目的是创造一种在天线阵中的相邻天线之间提供较少不必要的耦合的天线。为了实现本专利技术的技术效果，采用以下技术方案予以实现：一种双极化天线，其特征在于，包括辐射装置和馈电元件，所述馈电元件由两条设置有内导体的馈电线和两个垂直的巴伦组成，两个垂直的巴伦有一个公共基座放置在反射导电板上，通过其顶端与辐射装置连接；所述辐射装置由四个振子臂组成，它们放置在与反射导电板平行的平面上，并且由在相邻振子臂之间产生电容耦合的间隙把它们彼此分各自分离开；所述其中每个振子臂包括构成该振子臂的中空外部台面的外导体，以及放置在中空外部台面内部的三个附加导体、其第一端相互连接在一起，而其第二端分别与外导体连接；所述外导体包括由其第一端连接到巴伦的两个直线型导体和两个弧形导体组成，其中弧形导体部分的第一端与直线导体部分的第二端相连接；所述附加导体包括两个弧形附件导体和一个直线型的第一附加导体；所述直线型的第一附加导体与所述外导体连接，且位于两个弧形导体之间，同时也位于所述两个弧形附加导体之间，两个弧形附加导体与所述外导体的直线型导体的第二端连接在一起。所述振子臂的宽度大于辐射装置宽度的二分之一。所述巴伦内部馈电元件具有四个纵向孔，所述馈电线的内导体放置在两个纵向孔内；所述馈电线的内导体通过导电桥连接到辐射装置。作为进一步的改进，所述第一个附加导体具有凸出导体，置于辐射装置底部表面并指向反射导电板。作为进一步的改进，所述第一个附加导体具有放置在辐射装置上表面的凸出导体，并指向向上方。作为进一步的改进，所述外导体的直线型部分具有指向相邻振子臂之间的间隙的凸台导体。作为进一步的改进，所述相邻振子臂之间的间隙中放置有电介质元件。作为进一步的改进，所述导电桥的第二端直接连接到辐射装置。作为进一步的改进，所述导电桥的第二端连接到放置在纵向孔内的导体，并在导电桥和辐射装置之间产生电容耦合。作为进一步的改进，所述巴伦的公共基座具有两个被反相切除的纵向孔，纵向孔没有馈电线的内导体。作为进一步的改进，所述三个附加导体的形状可以是弧形，直线，折线，曲线等形状。作为进一步的改进，所述至少两个辐射装置和馈电元件放置在反射导电板上方，形成天线阵列。本专利技术所述的双极化天线包含两种辐射元件，第一种辐射元件是激励偶极子的两振子臂。第二种辐射元件由受激振子臂和邻近振子臂构成。外导体的直线导体由中间的馈电元件激励形成两条传输线，弧形导体形成四个大的圆角，且放置在与馈电元件相匹配的每个传输线两端。因此，优选的辐射装置充当不同元件辐射的小天线阵列。与常规解决方案相比，本专利技术所述的双极化天线在H平面提供了更窄的波束宽度，其结果是，相邻振子臂比已知天线辐射更多的功率，已知天线在受激振子臂和邻近振子臂之间具有小的耦合，并且主要由受激振子臂辐射。因此，与传统解决方案相比，本专利技术的双极化天线改进了交叉极化鉴别率。与常规天线相比，本专利技术所述的双极化天线在天线阵列的相邻天线之间提供了较少的不必要有的耦合，其结果是，相邻振子臂的辐射减小了H平面处的波束宽度，并且沿着放置相邻天线的导电反射板辐射。与常规解决方案相比，本专利技术所述的双极化天线改进了回波损耗或拥有更宽的频带，结果就是，第二类辐射元件的阻抗对频率的依赖性不同于受激振子臂的阻抗，因此新的辐射装置的阻抗对频率的依赖性较小。附图说明图1a是已有技术专利号CN204424435U设计的双极化天线，该双极化天线包括两个交叉偶极子，两个交叉偶极子包含四个等振子臂，四个等振子臂由空心心形的外导体组成，并且由沿对称轴放置的附加导体分隔成两个相等部分。；图1b是已有技术专利号CN204424435U的其它实施例的俯视图，其中交叉偶极子的振子臂仅由空心心脏形状的外部导体形成；图2a是根据本专利技术设计的双极化天线，包括新形状的辐射装置和两个馈电元件，馈电元件由两条馈电线和两个垂直巴伦组成，它们有一个公共基座放置在反射板上，并且通过顶端与辐射装置相连；图2b是图2a所示辐射装置的俯视图；图3显示了辐射装置辐射垂直E场的电场和电流的分布，如图2b所示；图4a描述了本专利技术所述的双极化天线与已有技术的双极化天线，两个实施例在H平面和E平面上计算的半功率波束宽度与频率的相关性关系；图4b描述了本专利技术所述的双极化天线和已有技术的双极化天线，两个实施例的方位角波束与频率变化关系；图4c描述了本专利技术所述的双极化天线和已有技术的双极化天线，两个实施例的增益与频率变化关系；图5a-5c描述了本专利技术所述的双极化天线(实线)和已有技术的双极化天线(虚线)，两个实施例在水平面上的主极化和交叉极化方向图的对比；图6是根据本专利技术设计的，由其他形状的圆弧导体形成的辐射装置的俯视图；图7是辐射装置的立体图，其中直线型附加导体具有凸起部，被放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极化天线，其特征在于，包括辐射装置和馈电元件，所述馈电元件由两条设置有内导体的馈电线和两个垂直的巴伦组成，两个垂直的巴伦有一个公共基座放置在反射导电板上，通过其顶端与辐射装置连接；所述辐射装置由四个振子臂组成，它们放置在与反射导电板平行的平面上，并且由在相邻振子臂之间产生电容耦合的间隙把它们彼此分各自分离开；所述其中每个振子臂包括构成该振子臂的中空外部台面的外导体，以及放置在中空外部台面内部的三个附加导体、其第一端相互连接在一起，而其第二端分别与外导体连接；所述外导体包括由其第一端连接到巴伦的两个直线型导体和两个弧形导体组成，其中弧形导体部分的第一端与直线导体部分的第二端相连接；所述附加导体包括两个弧形附件导体和一个直线型的第一附加导体；所述直线型的第一附加导体与所述外导体连接，且位于两个弧形导体之间，同时也位于所述两个弧形附加导体之间，两个弧形附加导体与所述外导体的直线型导体的第二端连接在一起。所述振子臂的宽度大于辐射装置宽度的二分之一。所述巴伦内部馈电元件具有四个纵向孔，所述馈电线的内导体放置在两个纵向孔内；所述馈电线的内导体通过导电桥连接到辐射装置。

【技术特征摘要】
1.一种双极化天线，其特征在于，包括辐射装置和馈电元件，所述馈电元件由两条设置有内导体的馈电线和两个垂直的巴伦组成，两个垂直的巴伦有一个公共基座放置在反射导电板上，通过其顶端与辐射装置连接；所述辐射装置由四个振子臂组成，它们放置在与反射导电板平行的平面上，并且由在相邻振子臂之间产生电容耦合的间隙把它们彼此分各自分离开；所述其中每个振子臂包括构成该振子臂的中空外部台面的外导体，以及放置在中空外部台面内部的三个附加导体、其第一端相互连接在一起，而其第二端分别与外导体连接；所述外导体包括由其第一端连接到巴伦的两个直线型导体和两个弧形导体组成，其中弧形导体部分的第一端与直线导体部分的第二端相连接；所述附加导体包括两个弧形附件导体和一个直线型的第一附加导体；所述直线型的第一附加导体与所述外导体连接，且位于两个弧形导体之间，同时也位于所述两个弧形附加导体之间，两个弧形附加导体与所述外导体的直线型导体的第二端连接在一起。所述振子臂的宽度大于辐射装置宽度的二分之一。所述巴伦内部馈电元件具有四个纵向孔，所述馈电线的内导体放置在两个纵向孔内；所述馈电线的内导体通过导电桥连接到辐射装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：科莫夫·弗拉季斯拉夫·维亚切斯拉沃维奇，维克托·亚历山德罗维奇·斯莱德科夫，李梓萌，
申请(专利权)人：广州司南天线设计研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44