一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線；通過優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計，創(chuàng)造性的將半導(dǎo)體運用到振子片上，將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與振子結(jié)合，通過不斷的實驗，設(shè)計長方形的金屬振子片以及外圍設(shè)有半導(dǎo)體圈，以及金屬振子片上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其輻射信號流在金屬振子片流向長度和速度都得到較大改善，通過大量計算機軟件的仿真得出其具有工作頻帶達(dá)到了3000MHz，完全滿足4G對頻率要求標(biāo)準(zhǔn)，相對帶寬達(dá)到65.9%，且其具有良好的增益、前后比、交叉極化比特性。
【專利說明】一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及天線領(lǐng)域，具體涉及一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，4G網(wǎng)絡(luò)越來越普及，有些國家也出現(xiàn)了 5G網(wǎng)絡(luò)；從運營商的角度來講，為節(jié)省投資及考慮后續(xù)如何實現(xiàn)可擴容性、兼容性、多系統(tǒng)、多制式共存已越來越成為一種趨勢。如此對基站天線也提出了更高的要求，為滿足不同制式的頻率，200(Γ3000ΜΗζ頻段等超寬頻帶基站天線被廣泛提出；而要實現(xiàn)基站天線的寬帶化，首先要面臨的就是作為其核心部件的輻射單元的帶寬擴展問題，如何在整個寬帶頻帶內(nèi)，保持較高增益、波束收斂一致性、良好的前后比及高交叉極化比是一個不小的挑戰(zhàn)；尤其是超寬頻帶問題，滿足5G和4G(LTE)等高頻段要求的振子和以該振子制作的天線均是亟需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于克服以上所述的缺點，提供一種超寬輻射頻率、良好的前后比以及高交叉極化特性的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下:帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，包括有反射板(2)，以及設(shè)于反射板上的復(fù)數(shù)個輻射單元，所述輻射單元包括有一支撐巴倫板，所述支撐巴倫板上設(shè)有上下對稱設(shè)置的兩個、呈正長方形的金屬振子片，用于輻射單極化信號；所述上下兩個金屬振子片之間設(shè)有第一饋電帶線，所述支撐巴倫板上設(shè)有第一同軸電纜饋電孔，所述第一同軸電纜饋電孔與第一饋電帶線電連接；
[0005]所述每個金屬振子片的邊緣設(shè)有外隔離圈，所述每個金屬振子片上靠近兩側(cè)分別設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第一隔離阻斷孔，所述每個金屬振子片上的中部還設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第二隔離阻斷孔，第二隔離阻斷孔均為矩形；所述外隔離圈為半導(dǎo)體，所述第一隔離阻斷孔以及第二隔離阻斷孔內(nèi)均填充設(shè)有半導(dǎo)體；
[0006]所述每個金屬振子片遠(yuǎn)離支撐巴倫板的一側(cè)設(shè)有用于整流的整流結(jié)構(gòu)，所述整流結(jié)構(gòu)為矩形，所述整流結(jié)構(gòu)包括有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的整流槽，整流槽之間設(shè)有整流道；所述整流槽內(nèi)也均填充設(shè)有半導(dǎo)體；所述兩個相鄰的第二隔離阻斷孔(7)之間還設(shè)有復(fù)數(shù)個阻擾孔(9)，所述阻擾孔(9)內(nèi)填充設(shè)有半導(dǎo)體。
[0007]其中，所述第一隔離阻斷孔為平行矩形；所述第一隔離阻斷孔的上下邊的長度均為 4mm-7mnin
[0008]其中，所述半導(dǎo)體為砷化鎵半導(dǎo)體。
[0009]其中，所述每個金屬振子片的厚度為2mm-2.5mm。
[0010]其中，所述第一隔離阻斷孔的數(shù)量為八個。
[0011]其中，所述第二隔離阻斷孔的數(shù)量為五個。
[0012]其中，所述支撐巴倫板為圓形；所述支撐巴倫板為PCB板，其直徑為10cm。
[0013]其中,所述金屬振子片的寬為6cm。
[0014]本實用新型的有益效果為:通過優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計，創(chuàng)造性的將半導(dǎo)體運用到振子片上，將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與振子結(jié)合，通過不斷的實驗，設(shè)計長方形的金屬振子片以及外圍設(shè)有半導(dǎo)體圈，以及金屬振子片上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其輻射信號流在金屬振子片流向長度和速度都得到較大改善，通過大量計算機軟件的仿真得出其具有工作頻帶達(dá)到了 3000MHz，完全滿足4G以及下一代5G對頻率要求標(biāo)準(zhǔn)，相對帶寬達(dá)到65.9%，且其具有良好的增益、前后比、交叉極化比特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的輻射單元的俯視圖；
[0016]圖2是圖1的局部放大圖；
[0017]圖3是輻射信號在遇到整流機構(gòu)的分流圖；
[0018]圖4是本實用新型的輻射單元的剖面圖；
[0019]圖5是本實用新型的帶寬仿真實驗數(shù)據(jù)圖；
[0020]圖6是本實用新型的增益仿真實驗數(shù)據(jù)圖；
[0021]圖7是本實用新型的俯視圖；
[0022]圖1至圖7中的附圖標(biāo)記說明:
[0023]1-支撐巴倫板；10-收斂缺口 ；2_反射板；
[0024]11-第一饋電帶線；
[0025]Ila-第一同軸電纜饋電；
[0026]3-金屬振子片；
[0027]4-外隔離圈；
[0028]5-整流結(jié)構(gòu)；51_整流道；
[0029]6-第一隔離阻斷孔；
[0030]7-第二隔離阻斷孔；
[0031]9-阻擾孔。

【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明，并不是把本實用新型的實施范圍局限于此。
[0033]如圖1至圖7所示，本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，包括有反射板2，以及設(shè)于反射板上的復(fù)數(shù)個輻射單元，所述輻射單元包括有一支撐巴倫板1，所述支撐巴倫板I上設(shè)有上下兩個對稱設(shè)置的兩個呈長方形的金屬振子片3 ;所述上下兩個金屬振子片3用于輻射垂直極化信號或者輻射水平極化信號；所述上下兩個金屬振子片3之間設(shè)有第一饋電帶線I ;所述支撐巴倫板I上設(shè)有第一同軸電纜饋電Ila孔，所述第一同軸電纜饋電Ila孔與第一饋電帶線11電連接；所述每個金屬振子片3的邊緣設(shè)有外隔離圈4，所述每個金屬振子片3上靠近兩側(cè)分別設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第一隔離阻斷孔6，所述每個金屬振子片3上的中部還設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第二隔離阻斷孔7，第二隔離阻斷孔7均為圓形；所述外隔離圈4為半導(dǎo)體，所述第一隔離阻斷孔6以及第二隔離阻斷孔7內(nèi)均填充設(shè)有半導(dǎo)體；所述每個金屬振子片3遠(yuǎn)離支撐巴倫板I的一側(cè)設(shè)有用于整流的整流結(jié)構(gòu)5，所述整流結(jié)構(gòu)5為矩形，所述整流結(jié)構(gòu)5包括有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的整流槽，整流槽之間設(shè)有整流道51 ;所述整流槽內(nèi)也均填充設(shè)有半導(dǎo)體。本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線中，所述第一隔離阻斷孔6為矩形；所述第一隔離阻斷孔6的上下邊的長度均為4mm-7mm。進一步的,第一同軸電纜饋電Ila孔的同軸電纜與其饋電連接后,與第一饋電帶線11連接實現(xiàn)饋電，輻射電流分布式擴散，其信號走向通過第一隔離阻斷孔6以及第二隔離阻斷孔7后，其具備了較高的收斂性和超高增益以及超寬的頻帶，通過計算機軟件仿真，其縱向增益達(dá)到了近13dBi ;所述第二隔離阻斷孔7均為圓形，通過計算機軟件仿真得知，圓形的第二隔離阻斷孔7能有效增加輻射信號流過時平穩(wěn)性，相對與有棱角的結(jié)構(gòu)更適合對輻射穩(wěn)定性要求高的振子需要；通過大量計算機軟件的仿真得出其具有工作頻帶達(dá)到了3000MHz，高于目前4G頻率范圍，所述信號擾流較大的情況下，其在金屬振子片3遠(yuǎn)離支撐巴倫板I的一側(cè)設(shè)有用于整流的整流結(jié)構(gòu)5，所述整流結(jié)構(gòu)5為矩形，所述整流結(jié)構(gòu)5包括有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的整流槽，整流槽之間設(shè)有整流道51，經(jīng)過整流通道，其具備了更加平穩(wěn)的邊緣輻射信號，通過計算機軟件仿真得知，使其增益更加穩(wěn)定，收斂比高，前后比突出的特點；所述每個金屬振子片3的邊緣設(shè)有外隔離圈4，所述外隔離圈4為半導(dǎo)體，外隔離圈4為半導(dǎo)體能有效增加振子隔離度，其通過計算機軟件仿真得知，其隔離度達(dá)到50db，遠(yuǎn)高于普通振子，運用半導(dǎo)體的外隔離圈4，其還具備較優(yōu)的波束收斂一致性。所述第一隔離阻斷孔6以及第二隔離阻斷孔7內(nèi)均填充設(shè)有半導(dǎo)體，增加了增益性，進一步的增加了頻率帶寬，通過大量計算機軟件的仿真得出其具有工作頻帶達(dá)到了近3000MHz ;通過優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計，創(chuàng)造性的將半導(dǎo)體運用到振子片上，將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與振子結(jié)合，通過不斷的實驗，設(shè)計長方形金屬振子片3以及外圍設(shè)有半導(dǎo)體圈，以及金屬振子片3上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其輻射信號流在金屬振子片3流向長度和速度都得到較大改善，通過大量計算機軟件的仿真得出其具有工作頻帶達(dá)到了 3000MHz，完全滿足4G以及下一代5G對頻率要求標(biāo)準(zhǔn)，相對帶寬達(dá)到65.9%，且其具有良好的增益、前后比、交叉極化比特性。所述金屬振子片3呈長方形，每個角為倒角結(jié)構(gòu)，可在保持電流展寬更寬的情況下，保持振子片間的最大距離，增加其隔離性，增強振子件的抗干擾能力。
[0034]本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線中，所述半導(dǎo)體為砷化鎵半導(dǎo)體；通過實驗以及計算機軟件仿真得知，砷化鎵半導(dǎo)體的效果最佳，其優(yōu)良的半導(dǎo)體特性增加了本實用新型的頻帶范圍和提高了振子輻射穩(wěn)定性。
[0035]本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線中，所述每個金屬振子片3的厚度為2mm-2.5mm ;通過多次的仿真實驗及結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整，當(dāng)金屬振子片3的厚度為2mm-2.5mm時,其福射電流最為平穩(wěn),福射最為穩(wěn)定,不易產(chǎn)生駐波等干擾波段,收斂性一致。
[0036]所述第二隔離阻斷孔7的直徑為8mm ;通過多次的仿真實驗及結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整，所述第二隔離阻斷孔7的直徑為8mm時，使其具有良好的增益擴展性，橫向增益也接近6dBi。所述第一隔離阻斷孔6的數(shù)量為八個；所述第二隔離阻斷孔7的數(shù)量為五個，通過計算機仿真，此數(shù)量時，其效果更佳。
[0037]所述支撐巴倫板I為圓形；所述支撐巴倫板I為PCB板，其直徑為1cm ;如此設(shè)計，通過計算機軟件仿真得知，其隔離度更大。
[0038]所述金屬振子片3的每一條邊長為6cm ;當(dāng)每一條邊長為6cm時，其縱向長度正好為輻射波長的半波長度，因此其穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生雜波。
[0039]本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線中，所述兩個相鄰的第二隔離阻斷孔7之間還設(shè)有復(fù)數(shù)個阻擾孔9，所述阻擾孔9內(nèi)填充設(shè)有半導(dǎo)體；所述阻擾孔9能進一步增加擾流效果，增加帶寬，通過計算機軟件仿真得知，其能增加約3%帶寬。
[0040]本實施例所述的帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線中，所述外隔離圈4的靠近整流機構(gòu)的一側(cè)設(shè)有V形的收斂缺口 10，其能有效增加收斂性和隔離度，通過計算機仿真，其表現(xiàn)有良好的收斂性。
[0041]以上所述僅是本實用新型的一個較佳實施例，故凡依本實用新型專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，包含在本實用新型專利申請的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，包括有反射板(2)，以及設(shè)于反射板上的復(fù)數(shù)個輻射單元，所述輻射單元包括有一支撐巴倫板(1)，其特征在于:所述支撐巴倫板(I)上設(shè)有上下對稱設(shè)置的兩個、呈正長方形的金屬振子片(3)，用于輻射單極化信號；所述上下兩個金屬振子片(3 )之間設(shè)有第一饋電帶線(11)，所述支撐巴倫板(I)上設(shè)有第一同軸電纜饋電(Ila)孔，所述第一同軸電纜饋電(Ila)孔與第一饋電帶線(11)電連接； 所述每個金屬振子片(3)的邊緣設(shè)有外隔離圈(4)，所述每個金屬振子片(3)上靠近兩側(cè)分別設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第一隔離阻斷孔(6)，所述每個金屬振子片(3)上的中部還設(shè)有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的第二隔離阻斷孔(7)，第二隔離阻斷孔(7)均為圓形；所述外隔離圈(4)為半導(dǎo)體，所述第一隔離阻斷孔(6)以及第二隔離阻斷孔(7)內(nèi)均填充設(shè)有半導(dǎo)體； 所述每個金屬振子片(3)遠(yuǎn)離支撐巴倫板(I)的一側(cè)設(shè)有用于整流的整流結(jié)構(gòu)(5)，所述整流結(jié)構(gòu)(5)為矩形，所述整流結(jié)構(gòu)(5)包括有復(fù)數(shù)個并排設(shè)置的整流槽，整流槽之間設(shè)有整流道(51);所述整流槽內(nèi)也均填充設(shè)有半導(dǎo)體；所述兩個相鄰的第二隔離阻斷孔(7)之間還設(shè)有復(fù)數(shù)個阻擾孔(9)，所述阻擾孔(9)內(nèi)填充設(shè)有半導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述第一隔離阻斷孔(6)為平行矩形；所述第一隔離阻斷孔(6)的上下邊的長度均為4mm-7mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述半導(dǎo)體為砷化鎵半導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述每個金屬振子片(3)的厚度為2mm-2.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述第一隔離阻斷孔(6)的數(shù)量為八個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述第二隔離阻斷孔(7)的數(shù)量為五個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述支撐巴倫板(I)為圓形；所述支撐巴倫板(I)為PCB板，其直徑為10cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有阻擾孔的高增益矩形振子天線，其特征在于:所述金屬振子片(3)的寬為6cm。
【文檔編號】H01Q1/36GK203950913SQ201420368167
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月6日
【發(fā)明者】李勝運, 楊新華, 曾桓海, 傅漢雄, 楊龍壽, 朱瑞龍 申請人:梅縣梅雁旋窯水泥有限公司