一种宽频带高隔离度双极化天线及其辐射单元制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽频带高隔离度双极化天线及其辐射单元，辐射单元包括反射板、第一馈电件、第二馈电件、第一辐射体、第二辐射体和四个支撑件，第一辐射体和第二辐射体均由对角的两个辐射体组成；四个辐射体分别固定在四个支撑件上，四个支撑件固定在反射板上，第一馈电件和第二馈电件的顶部相互正交，并且有一个高度差，第一馈电件为第一辐射体的馈电结构，第二馈电件为第二辐射体的馈电结构，四个辐射体中间形成一个十字型的缝隙；每个辐射体面中间位置上设置有长度大于辐射体且朝辐射体外侧边缘方向的矩形枝节，每个辐射体外侧边缘均设置有枝节。本实用新型专利技术的双极化天线辐射单元及其构成的天线阵列具有隔离度高、辐射特性强、频带宽等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种双极化天线，特别涉及一种宽频带高隔离度双极化天线及其辐射单元。
技术介绍
近年来，随着移动通信的快速发展，通信系统必然会从2G、3G通信系统发展到4G通信系统，由于宽频带基站天线在通信系统的重要性，所以设计满足LTE通信系统的宽频带基站天线成为最近的研究热点。目前国内外对宽频带基站天线的研究主要集中在基站天线的性能、成本、装配等方面。为了提高通信系统的容量，一般采用极化分集技术，通过设计宽频带的双极化天线来提高天线的工作效率。设计宽频带的双极化天线难点之一在于:在使每一个极化天线满足工作特性的情况下控制两个不同极化天线之间的相互影响，这就对天线的隔离度和交叉极化等指标提出了要求。提高双极化天线的隔离度主要是通过设计合理的馈电方式，来减小两个馈电端口之间的电流影响，两端口电流影响越小则天线的隔离度越大，在工程设计中一般使两条馈线通过相互正交来提高隔离度。设计宽频带的双极化天线另一个难点是:不仅仅要求天线的阻抗匹配带宽达到宽频带(例如1.71-2.69GHz)的要求，而且还要求天线的辐射特性在这个宽频带范围内也满足要求。不同频率的电长度会随着频率的改变而变化，在一个很宽的频带范围内，电长度的变化会很大，而天线最后的设计的物理尺寸是不变的。所以用一个不变的物理尺寸长度去设计满足宽频带工作的天线很具有挑战性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种辐射特性强、隔离度高及频带宽的双极化天线辐射单元。本技术的另一目的在于利用上述双极化天线辐射单元得到一种宽频带高隔离度双极化天线。本技术的第一个目的通过下述技术方案实现:一种宽频带高隔离度双极化天线辐射单元，包括反射板、第一馈电件、第二馈电件、第一辐射体、第二辐射体和四个支撑件，所述第一辐射体和第二辐射体均由对角的两个辐射体组成；所述四个辐射体分别固定在四个支撑件上，所述四个支撑件固定在反射板上，所述第一馈电件和第二馈电件的顶部相互正交，并且有一个高度差，所述第一馈电件为第一辐射体的馈电结构，第二馈电件为第二辐射体的馈电结构，所述四个辐射体中间形成一个十字型的缝隙；所述每个辐射体面中间位置上设置有长度大于辐射体且朝辐射体外侧边缘方向的矩形枝节，所述每个辐射体外侧边缘均设置有枝节。优选的，所述矩形枝节的长度超出辐射体的部分垂直向下弯曲；所述四个辐射体面上的矩形枝节相互正交；所述四个辐射体的结构、形状及大小均相同。优选的，所述辐射体外侧边缘的枝节为弧形的，所述四个辐射体构成圆形结构。优选的，所述辐射体外侧边缘的枝节为矩形的，所述四个辐射体构成方形结构。优选的，所述第一馈电件和第二馈电件均为“ Γ ”型的金属馈电件。更进一步的，所述四个支撑件为中间掏空金属圆柱；所述的四个支撑件分别为第一支撑件、第二支撑件、第三支撑件和第四支撑件，所述四个支撑件分布在正方形的四个角上，其中第一支撑件和第三支撑件的位置是相对的，第二支撑件与第四支撑件的位置是相对；所述第一馈电件顶部穿过第一支撑件后与第三支撑件固定连接，所述第二馈电件顶部穿过第二支撑件后与第四支撑件固定连接；所述第一馈电件和第二馈电件底部分别与两个SMA连接头的中间探针连接，两个SMA的外导体与反射板连接。更进一步的，所述四个支撑件顶部有缺口，所述第一馈电件顶部穿过第一支撑件后通过焊接的方式连接在第三支撑件的缺口位置上，所述第二馈电件顶部穿过第二支撑件后通过焊接的方式连接在第四支撑件的缺口位置上。优选的，所述四个支撑件通过焊接的方式彼此独立固定在反射板上。本技术的第一个目的通过下述技术方案实现:一种宽频带高隔离度双极化天线，包含有至少2个双极化天线辐射单元化，多个双极化辐射单元之间采用功分网络联合馈电以形成天线阵列。优选的，所述反射板边缘安装有内`层翻边和外层翻边。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果:(I)本技术的双极化天线辐射单元的辐射体面上设置有矩形枝节，在辐射部分，由于电流主要分布在中间缝隙两边的辐射体边缘面，分布在辐射体面的矩形枝节及辐射体外侧边缘的枝节上的电流很少，因此辐射体面上的矩形枝节及辐射体外侧边缘的枝节对辐射体辐射特性的影响很小。因此通过十字型缝隙的长度或宽度等参数就可以很好的调节天线的辐射性能，使其达到所需要的辐射指标。(2)本技术双极化天线辐射单元在1.71-2.69GH的工作频带范围内存在两个谐振点，第一个谐振点为低频谐振点，是指每个双极化天线辐射单元自己固有工作频率对应的谐振点，它和极化天线的电长度有关，主要是由天线本身的长度尺寸所决定，但是通过增加辐射体外侧边缘的弧形枝节与辐射体面中间位置的矩形枝节都有增大天线电长度的效果，从而改变这个极化天线的第一个谐振点；第二个谐振点为高频谐振点，是由辐射单元每对极化天线的电感及感应电容组合得到的谐振频率，辐射体面上的矩形枝节及辐射体外侧边缘的枝节充当着电感及电容的作用，因此辐射体上增加的枝节使得本技术存在第二个谐振点；适当地调节这两个谐振频率就能很容易得到所需要的阻抗匹配带宽。又由于辐射体面上的矩形枝节及辐射体外侧边缘的枝节对辐射特性的影响非常小，因此辐射体上增加的枝节对本技术双极化天线的辐射特性几乎没有影响。(3)本技术双极化天线辐射单元中的第一馈电件和第二馈电件相互正交，并且它们之间存在一个高度差，通过调节高度差可以很好的改善双极化天线隔离度，本技术的双极化天线隔离度在1.71-2.69GH的工作频带范围内能够达到了 40dB以上。(5)本技术双极化天线的反射板上还设置有内层翻边和外层翻边，天线反射板上存在着电流分布，通过在反射上增加翻边可以改变反射板上电流的分布和电流的流向，对于天线阵列来说增加翻边能够很好的改善其交叉极化的指标。通过调整内层翻边和外层翻边的高度及它们之间的距离可以进一步优化天线的辐射特性。(6)本技术双极化天线的辐射单元辐射体上的矩形枝节长度超出辐射体两侧边缘的部分可以垂直向下弯曲，使得在天线性能不变的情况下减小了天线的尺寸。另外辐射体上的矩形枝节可以为几节宽度不同的矩形组合二成，不同宽度的结构具有的阻抗特性不一样，多个宽度结合起来能够更好的调节天线的阻抗匹配。附图说明图1是本技术双极化天线辐射单元的支撑件结构。图2是本技术双极化天线辐射单元辐射体的结构。图3是本技术双极化天线辐射单元两个馈电件的结构。图4是本技术双极化天线辐射单元的侧视图。图5是本技术双极化天线阵列俯视图。图6是本技术双极化天线阵列侧视图。图7是本技术双极化天线的驻波比曲线图。图8是本技术双极化天线的隔离度曲线图。图9是本技术双极化天线的增益图。图10a、10b和I Oc分别是本技术双极化天线端口一在频率为1.7GHz、2.2GHz和2.7GHz时的水平面主极化和交叉极化的方向图。图1 la、I Ib和I Ic是本技术双极化天线端口二在频率为1.7GHz、2.2GHz和2.7GHz时的水平面主极化和交叉极化的方向图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1至4所示，本实施例一种宽频带高隔离度双极化天线辐射单元，包括反射板4、第一馈电件5、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频带高隔离度双极化天线辐射单元，包括反射板、第一馈电件、第二馈电件、第一辐射体、第二辐射体和四个支撑件，所述第一辐射体和第二辐射体均由对角的两个辐射体组成；所述四个辐射体分别固定在四个支撑件上，所述四个支撑件固定在反射板上，其特征在于：所述第一馈电件和第二馈电件的顶部相互正交，并且有一个高度差，所述第一馈电件为第一辐射体的馈电结构，第二馈电件为第二辐射体的馈电结构，所述四个辐射体中间形成一个十字型的缝隙；所述每个辐射体面中间位置上设置有长度大于辐射体且朝辐射体外侧边缘方向的矩形枝节，所述每个辐射体外侧边缘均设置有枝节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚庆昕，郭兴鑫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：