宽频带环状双极化辐射单元及线阵天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种宽频带环状双极化辐射单元及应用该辐射单元的线阵天线，该辐射单元用于装设在金属反射板上组成通信天线，包括如下组成部分：二对极化正交的对称振子，用于发射或接收通信信号；对应每个对称振子的平衡器，对每个对称振子进行平衡馈电；每个对称振子包括对称固设在平衡器上的两个单元臂，两个单元臂呈关于平衡器对称的线状。每个单元臂一端与平衡器固设，另一端设有垂直向下的加载线，且均设有横截面大小不同于单元臂自身的横截面大小的调谐枝节。本实用新型专利技术的宽频带双极化辐射单元具有带宽宽，效率高，隔离度高，交叉极化鉴别率高、波束宽度随频率变化的离散性小等特点，可作为单独的天线使用，更多的是作为阵列天线的组阵单元。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

宽频带环状双极化辐射单元及线阵天线
本技术涉及移动通信的天线领域，尤其涉及一种能实现小型化的宽 频带环状双极化辐射单元，同时，还涉及一种应用该辐射单元的线阵天线。
技术介绍
随着通信行业的发展，2G、 3G网络将会长期共存下去，为了满足不同通 信网络的覆盖要求，移动通信系统对天线的要求越来越高，其中对能够兼容 2G、 3G网络频段的宽频带天线需求更为迫切。为了满足不同通信系统的网络优化，对天线的水平面波束宽度的精度要 求也越来越高，垂直面方向图也需要普遍地采用波瓣赋形技术，实现上侧副 瓣的抑制和下侧零点的填充，以获得更可靠的数据通信质量。同时，为了解 决多径衰落等问题，基站天线采用极化分集技术，大大提高了移动通信质量。基站天线是移动通信系统室外覆盖的关键部件，目前基站天线的极化分 集形式以双极化为主，双极化天线又以±45°双极化为主，而土45。基站天 线中又以水平面波束宽度为65。的天线系列为主流产品，该系列产品性能的 优劣直接影响移动通信系统的覆盖范围和极化分集增益，从而影响整个网络 的运行质量。现有技术中，常规的对称振子辐射单元或微带辐射单元组成的±45°双 极化基站天线，其高交叉极化鉴别率的相对工作频段不足10%,影响+ 45° 天线和-45°天线的相关性，从而影响天线在宽频带工作时的分集效果；交 叉极化鉴别率指标同时影响着端口之间的隔离度；再有对称振子辐射单元的 水平面半功率波束宽度较宽，降低了天线的增益，增加了边界区的切换次数， 降低了网络的通信质量；再有一般的对称振子的工作频段宽度约为13%左右， 对于微带辐射单元的天线，其频段宽度更窄，在10%以下。1984年公开的申请人为GTE Products Corporation的美国US4434425号 专利公告中给出了一种辐射单元，并提出了一种将高频振子镶嵌在低频振子中的设计思路，如图1所示。将高低不同频段中的天线辐射单元镶嵌在一起， 为实现小尺寸多频共用基站天线指明了方向。以德国Kathrein公司为申请人，于2001年公开的美国US 6333720B1专 利公告中给出了如下图2所示的移动通信多频共用基站天线，很明显，其辐 射单元的镶嵌关系与US 4434425号专利公告同出一撤。然而，上述专利中的辐射单元，其正投影面积都比较大，结构也显得复 杂，这样至少有三点不足1、处在两个低频振子中间的高频振子受到低频振子耦合作用，从而使得 高频段辐射性能恶化；2 、如果通信系统对多频电调基站天线的垂直面栅瓣控制提出更高要求， 辐射单元之间的间距就要缩小，低频段振子和低频振子之间、低频振子和高 频振子之间的互耦变得更加严重，甚至无法接受，这样就大大降低了天线的 电路特性、辐射特性；3、在多频共用基站天线中，往往有部分低频振子中并不镶嵌高频振子， 镶嵌高频振子和不镶嵌高频振子的低频振子阻抗特性变化较大。因此，尽管辐射单元的设计在物理上是一种直观的体现，但其技术演进 过程是复杂的，尤其需要处理好其尺寸与电气性能(技术参数)的关系。
技术实现思路
本技术的目的就是要克服上述不足，提供一种宽频带环状双极化辐 射单元，在提高辐射单元的各项技术参数的前提下，缩小辐射单元的尺寸。 本技术的另一目的在于提供一种应用上述目的的辐射单元的线阵天线。本技术的目的是通过如下技术方案实现的本技术的宽频带环状双极化辐射单元，用于装设在金属反射板上组成通信天线，包括如下组成部分二对对称振子，用于发射或接收通信信号； 对应每个对称振子的平衡器，对每个对称振子进行平衡馈电； 每个对称振子包括对称固设在平衡器上的两个单元臂，两个单元臂呈关于平衡器对称的线状。所述对称振子的单元臂为弧形线状件，所有对称振子共同构成圆形环状 结构。根据本技术的一个实施例，每个对称振子的单元臂可呈直线状件， 所有对称振子共同构成八边形结构。根据本技术的另外的实施例，每个对称振子的单元臂也可呈折线状 件，所有对称振子共同构成至少十六边形结构。本技术中，每个单元臂一端与平衡器固设，另一端设有垂直向下的 加载线。所述加载线可为其所属的单元臂的折弯部分。每个单元臂均设有横截面大小不同于单元臂自身的横截面大小的调谐枝节极化相同的一对对称振子之间的间距为0.4至0.6个工作波长，每个对 称振子的长度且相同为0.4至0.6个工作波长。 二对对称振子的极化呈正交分布。 各平衡器固定设置在一个环状底座上。对应本技术的另一目的，本技术的线阵天线，包括作为反射器 的金属反射板，所述金属反射板上线性设置至少两个如权利要求1至11中任 意一项所述的辐射单元，共同组成线阵天线。与现有技术相比较，本技术的优点在于本技术的宽频带双极化辐射单元具有带宽宽，效率高，隔离度高， 交叉极化筌别率高、波束宽度随频率变化的离散性小等特点，可作为单独的 天线使用，更多的是作为阵列天线的组阵单元，特别是应用于将高频段振子 镶嵌于其中的多频共用基站天线阵列。辐射特性参数由单元特性、天线阵的 单元数、天线的边界条件共同确定；通过它们适当的组合，能够获得良好的 电气性能和辐射性能。附图说明图1为美国US4434425号专利公告中给出的一种辐射单元的结构示意图； 图2为美国US6333720B1专利公告中给出的一种辐射单元的结构示意图； 图3为本技术第一实施例的辐射单元的俯^L图；图4为本技术第 一实施例的二对对称振子组成P1 、 P2双极化特性时的结构示意图；图5为本技术第二实施例的辐射单元的俯视图； 图6为本技术第二实施例的辐射单元侧浮见图；图7为本技术的辐射单元在宽频带线阵天线中组阵的立体结构示意图；图8为本技术的辐射单元在双宽频线阵天线中组阵的立体结构示意图。具体实施方式以下结合附图说明和实施例，对本技术作进 一 步的说明 请参阅图3和图4，本技术的第一优选实施例中，宽频带环状双极 化辐射单元9，包括二对共四个对称振子1， 2， 3, 4,且包括对应对称振子 1， 2， 3， 4个数设置的四个平tf器5a, 5b， 5c, 5d,四个平衡器5a， 5b, 5c, 5d设置在一圆环状底座6上。每个对称振子1, 2, 3, 4均设置在对应的平衡器5a, 5b, 5c， 5d上， 每个平衡器5a, 5b， 5c， 5d以环状底座6为支撑，设置相应的走线槽，供电 气线路布设其上，以与相应的对称振子l, 2， 3, 4电性连接进行平衡馈电。 平衡器5a， 5b， 5c， 5d同时起到对相应的对称振子1 ， 2, 3， 4进行平衡支 撑的作用。每个对称振子l, 2, 3， 4的结构均相同，以对称振子l为例，包括两个 单元臂lla, lib,两个单元臂在形状上关于平衡器5a完全对称，每个单元 臂lla， 11b各自的一端固定在平衡器5a的两侧的顶端，而另一端则被垂直 折弯形成加载线12a， 12b (其立体结构请参阅图7所示)，加载线12a, 12b 也可为分立的元件，直接焊接在相应的单元臂lla， llb上。加载线12a, 12b 的设置，大大延长了辐射电流的电长度，减少了辐射单元9的轴向正投影面 积，有利于辐射单元9的小型化，可以大大减少单元间的互耦，提高组阵天 线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频带环状双极化辐射单元，用于装设在金属反射板上组成通信天线，其特征在于：包括如下组成部分：　　　　二对极化正交的对称振子构成环状结构，用于发射或接收通信信号；　　　　对应每个对称振子的平衡器，对每个对称振子进行平衡馈电；　　　　每个对称振子包括对称固设在平衡器上的两个单元臂，两个单元臂呈关于平衡器对称的线状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卜斌龙，刘培涛，孙善球，范颂东，苏小兵，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]