寬帶雙極化基站天線單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種寬帶雙極化基站天線單元，特別涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、加工方便的寬帶雙極化基站天線單元，可用于移動通信基站天線組陣。
【背景技術(shù)】
[0002]基站是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺，其中，天線作為基站中最為重要的部件之一，主要負(fù)責(zé)將通信設(shè)備的電信號和空間輻射電磁波進行轉(zhuǎn)換?；咎炀€的設(shè)計在基站應(yīng)用中十分重要?；咎炀€根據(jù)極化方式可分為單極化和雙極化基站天線。傳統(tǒng)的單極化天線，當(dāng)天線數(shù)量增加時，由于天線之間的隔離度和空間分集技術(shù)要求天線之間有水平和垂直間隔距離，這時必須擴大安裝天線的平臺，增加了基建投資。而采用雙極化技術(shù)時，±45°的極化正交性可以保證+45°和-45°兩副天線之間的隔離度滿足互調(diào)對天線間隔離度要求2 30dB，雙極化天線之間的空間間隔僅需20?30cm，因此移動基站可以不必興建鐵塔，只需要架一根直徑20cm的鐵柱，將雙極化天線按相應(yīng)覆蓋方向固定在鐵柱上即可。另外，雙極化天線具有降低呼損，減小干擾，服務(wù)質(zhì)量高的優(yōu)點。目前雙極化基站天線常見的工作頻段有:1880-1920MHz,2010-2025MHz,2300-2400MHz TD-SCDMA；1610-1880MHz DCS；1850-1990MHz PCS；1920-2160MHzUMTS等。為了兼顧上述不同制式的頻段，市場需要一種可以覆蓋1710-2690MHz的寬帶基站天線，并要求其具有穩(wěn)定的性能，例如工作頻段I SI 11大于14dB，輻射方向圖H面半功率波瓣寬度滿足65° ±10°，隔離度大于23dB，前后比大于20dB等。
[0003]對于基站天線加工工藝而言，印刷天線因其加工簡單，成本較低，在基站天線中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有印刷在介質(zhì)板上的寬帶雙極化基站天線，如2014年8月Yanshan Gou,Shiwen Yang,Jinxin Li,and Zaiping Nie在IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.62,n0.8上發(fā)表的文南犬 “A Compact Dual-Polarized Printed Dipole Antenna with HighIsolat1n for Wideband Base Stat1n Applicat1ns”，該文獻提出了一種寬帶印刷基站天線單元。該天線單元由三個印刷介質(zhì)板和一個反射板組成。其中，四個三角形貼片形成的極化方向垂直的兩對半波振子，印制在上層介質(zhì)板的下表面，與兩個相互垂直的饋電介質(zhì)板焊接在一起。饋電介質(zhì)板正面印刷有Γ形微帶線，背面印刷有地面。相互垂直的饋電介質(zhì)板起到對上層介質(zhì)板的兩對半波振子的平衡激勵作用。半波振子所在的上層介質(zhì)板和饋電介質(zhì)板通過四個塑料柱支撐在反射板上。該天線存在以下缺點:一方面，位于上層介質(zhì)板下表面的半波振子與位于饋電介質(zhì)板背面的地面焊接比較困難，而且手工焊接難以保證上層介質(zhì)板半波振子的縱向?qū)ΨQ軸與相應(yīng)饋電介質(zhì)板厚度方向上的中線重合，會造成加工誤差，影響天線的寬帶和輻射性能。另一方面，由于使用額外支撐件，天線的穩(wěn)定性和性能容易受到外界影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種寬帶雙極化基站天線單元，用于解決現(xiàn)有雙極化基站天線單元結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和技術(shù)工藝復(fù)雜的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種寬帶雙極化基站天線單元，包括輻射體1、第一饋電巴倫2、第二饋電巴倫3和反射板5，所述第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3相互正交，頂端安裝有與其垂直的輻射體I，底端分別連接有射頻電纜6;所述反射板5上固定有底座4;所述第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3的頂部和底部，各設(shè)置有兩個矩形凸起，用于連接輻射體I和底座4。
[0007]上述寬帶雙極化基站天線單元，所述輻射體I包括輻射體介質(zhì)板16和印制在該輻射體介質(zhì)板16上表面的兩對半波振子，這兩對半波振子相互正交，每對半波振子由相同的兩個振子11組成，四個振子11之間蝕刻有十字縫隙17，用于調(diào)節(jié)阻抗匹配;所述振子11采用一個對角設(shè)置有圓弧形切角12的正方形結(jié)構(gòu)，在另一個對角的對角線上，蝕刻有扇形縫隙13;所述輻射體介質(zhì)板16的形狀為正方形，在其兩個對角線上設(shè)置有第一矩形縫隙14和第二矩形縫隙15，用于安裝兩個饋電巴倫2，3。
[0008]上述寬帶雙極化基站天線單元，所述第一饋電巴倫2，包括形狀為矩形的第一介質(zhì)板21、印制在該第一介質(zhì)板21上表面的饋線22和下表面的兩個地面23,24;所述第一介質(zhì)板21的頂端和底端各設(shè)置有矩形凸起;所述第一介質(zhì)板21縱向中軸線上設(shè)置有一個長槽線25。
[0009]上述寬帶雙極化基站天線單元，所述第二饋電巴倫3，包括形狀為矩形的第二介質(zhì)板31、印制在該第二介質(zhì)板31上表面的饋線32和下表面的兩個地面23，24;所述第二介質(zhì)板31的頂端和底端各設(shè)置有矩形凸起;所述第二介質(zhì)板31縱向中軸線上設(shè)置有一個短槽線33，用于與長槽線25配合。
[0010]上述寬帶雙極化基站天線單元，所述底座4包括正方形底座介質(zhì)板41和印制在其下表面的金屬貼片42;所述底座介質(zhì)板41的兩條對角線上，分別設(shè)置有第三矩形縫隙43，用于與第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3底端的矩形凸起配合。
[0011]上述寬帶雙極化基站天線單元，所述反射板5采用輕質(zhì)導(dǎo)電材料，其四邊設(shè)置有垂直向上的凸沿，用于改善天線單元福射特性。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0013]1、本發(fā)明的饋電巴倫介質(zhì)板的頂端設(shè)置有矩形凸起，用于與輻射體介質(zhì)板上的第一矩形縫隙和第二矩形縫隙配合，并與其上表面的半波振子電連接，底端也設(shè)置有矩形凸起，用于與底座介質(zhì)板上的第三矩形縫隙配合，并與其下表面的金屬貼片電連接，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0014]2、本發(fā)明的兩個饋電巴倫相互垂直，分別插入輻射體介質(zhì)板和底座，保證了輻射體介質(zhì)板上的半波振子的縱向?qū)ΨQ軸與相應(yīng)饋電介質(zhì)板厚度方向上的中線重合，形成了嚴(yán)格正交的雙極化輻射，并且實現(xiàn)了高隔離度。
[0015]3、本發(fā)明兩對半波振子中，每一對半波振子的振子采用一個對角設(shè)置有圓弧形切角的正方形結(jié)構(gòu)，在另一個對角的對角線上，蝕刻有扇形縫隙，在實現(xiàn)了天線單元的較高帶寬的同時，減小了輻射體的體積。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明輻射體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明第一巴倫的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明第二巴倫的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明底座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明S參數(shù)的仿真圖；
[0022]圖7是本發(fā)明在不同頻點H面的方向圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述:
[0024]參照圖1，本發(fā)明包括輻射體1、第一饋電巴倫2、第二饋電巴倫3、底座4、反射板5和射頻電纜6;所述第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3相互正交;所述第一饋電巴倫2用于給輻射體I上對應(yīng)的半波振子饋電，同樣地，第二饋電巴倫3用于給輻射體I上對應(yīng)的半波振子饋電，以此實現(xiàn)兩個垂直方向的極化;所述第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3的頂部和底部，各設(shè)置有兩個矩形凸起，用于安裝與其垂直的輻射體I和底座4;底座4和反射板5通過非金屬固定件連接，本實施例采用塑料鉚釘;反射板5采用輕質(zhì)導(dǎo)電材料，本實施例選用厚度為Imm的方形鋁板，其四邊設(shè)置有垂直向上的凸沿，用于改善天線單元輻射特性;所述輻射體
1、底座4和反射板5均為方形，且相互平行;第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3均為帶凸起的矩形，且與輻射體1、底座4和反射板5垂直;輻射體1、第一饋電巴倫2、第二饋電巴倫3和底座4均安裝在反射板5的中心，且關(guān)于其幾何中心對稱;兩根50歐姆射頻電纜6分別與第一饋電巴倫2和第二饋電巴倫3相連;射頻電纜6的內(nèi)芯分別與第一饋電巴倫2上表面的饋線22和第二饋電巴倫3上表面的饋線32焊接，外芯分別與底座4下表面的金屬貼片42焊接。
[0025]參照圖2，福射體I包括福射體介質(zhì)板16和印制在該福射體介質(zhì)板16上表面的兩對半波振子，福射體介質(zhì)板16采用介電常數(shù)為4.4，厚度為0.8mm的FR-4方形介質(zhì)板;福射體介質(zhì)板16上的兩對半波振子相互正交，由其對應(yīng)的巴倫饋電，用于實現(xiàn)±45°雙極化;