本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極化輻射單元。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的興起，移動(dòng)通信將會(huì)出現(xiàn)第二代到第四代系統(tǒng)共存的局面。基站數(shù)量的急劇增加、蜂窩小區(qū)半徑的縮小、天線資源匱乏、新建站點(diǎn)選址困難等問(wèn)題日益顯現(xiàn)，除此之外，國(guó)家政策鼓勵(lì)民營(yíng)資本進(jìn)入電信運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)，創(chuàng)立鐵塔公司負(fù)責(zé)電信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)及維護(hù)，這在設(shè)備通用性、站址規(guī)劃等方面提出了新的需求。為了節(jié)省基站的站址安裝資源，減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、避免重復(fù)投資及對(duì)土地能源的過(guò)度消耗，對(duì)移動(dòng)通信基站系統(tǒng)提出了更高的要求，如果解決方案可以同時(shí)兼容多種通信標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋多種移動(dòng)通信頻段，無(wú)疑將大大提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。多頻小型化天線是基站天線的主要發(fā)展方向。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的單制式系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求了，而2G，3G，4G共存的多頻通信系統(tǒng)已經(jīng)成為了主流，所以研究多頻基站天線就顯得非常重要了。但是，傳統(tǒng)的±45°雙極化基站天線的尺寸為0.5個(gè)波長(zhǎng)左右，使得其應(yīng)用在多頻基站天線陣列上時(shí)，距離其它天線振子的距離很近，從而使振子之間具有強(qiáng)烈的耦合而使得振子單元的性能惡化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提出一種雙極化輻射單元，能夠減小天線的尺寸，且增大振子的阻抗帶寬。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種雙極化輻射單元，包括巴倫、輻射振子和加載振子；

所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫的上端； 所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙。

進(jìn)一步地，所述輻射振子包括第一輻射臂、第二輻射臂、第三輻射臂和第四輻射臂；

所述第一輻射臂、所述第二輻射臂、所述第三輻射臂和所述第四輻射臂位于同一平面；所述第一輻射臂與所述第三輻射臂呈中心對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)線極化的振子；所述第二輻射臂和所述第四輻射臂呈中心對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)線極化的振子。

進(jìn)一步地，所述加載振子包括第一加載枝節(jié)、第二加載枝節(jié)、第三加載枝節(jié)和第四加載枝節(jié)；

所述第一加載枝節(jié)與所述第三加載枝節(jié)呈中心對(duì)稱，所述第二加載枝節(jié)與所述第四加載枝節(jié)呈中心對(duì)稱，且相鄰的加載枝節(jié)互相垂直；

所述第一加載枝節(jié)位于所述第一輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙；所述第二加載枝節(jié)位于所述第一輻射臂和第二輻射臂之間，且與所述第一輻射臂和第二輻射臂之間具有縫隙；所述第三加載枝節(jié)位于所述第二輻射臂和第三輻射臂之間，且與所述第二輻射臂和第三輻射臂之間具有縫隙；所述第四加載枝節(jié)位于所述第三輻射臂和第四輻射臂之間，且與所述第三輻射臂和第四輻射臂之間具有縫隙。

進(jìn)一步地，所述第一輻射臂包括第一內(nèi)臂和第二內(nèi)臂，所述第二輻射臂包括第三內(nèi)臂和第四內(nèi)臂，所述第三輻射臂包括第五內(nèi)臂和第六內(nèi)臂；所述第四輻射臂包括第七內(nèi)臂和第八內(nèi)臂；

所述第一內(nèi)臂和所述第八內(nèi)臂分別平行位于所述第一加載枝節(jié)的兩側(cè)，且與所述第一加載枝節(jié)之間具有縫隙；所述第二內(nèi)臂和所述第三內(nèi)臂分別平行位于所述第二加載枝節(jié)的兩側(cè)，且與所述第二加載枝節(jié)之間具有縫隙；所述第四內(nèi)臂和所述第五內(nèi)臂分別平行位于所述第三加載枝節(jié)的兩側(cè)，且與所述第三加載枝節(jié)之間具有縫隙；所述第六內(nèi)臂和所述第七內(nèi)臂分別平行位于所述第四加載枝節(jié)的兩側(cè)，且與所述第四加載枝節(jié)之間具有縫隙；

每個(gè)內(nèi)臂的一端分別連接所述巴倫。

進(jìn)一步地，所述雙極化輻射單元還包括固定介質(zhì)；

每個(gè)加載枝節(jié)通過(guò)所述固定介質(zhì)與其兩側(cè)的內(nèi)臂固定在一起。

優(yōu)選地，所述固定介質(zhì)為塑料固定介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述雙極化輻射單元還包括第一同軸電纜和第二同軸電纜；

所述第一同軸電纜的外導(dǎo)體連接所述第二輻射臂，所述第一同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體連接所述第四輻射臂；所述第二同軸電纜的外導(dǎo)體連接所述第三輻射臂，所述第二同軸電纜的外導(dǎo)體連接所述第一輻射臂。

優(yōu)選地，所述第一同軸電纜和所述第二同軸電纜的特性阻抗均為50Ω。

進(jìn)一步地，每個(gè)輻射臂的結(jié)構(gòu)均相同，且所述每個(gè)輻射臂的結(jié)構(gòu)包括但不限于：閉合結(jié)構(gòu)或多枝節(jié)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述巴倫和所述輻射振子為金屬一體化結(jié)構(gòu)。

實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例，具有如下有益效果：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的雙極化輻射單元，能夠通過(guò)在輻射振子旁固定加載振子，并使輻射振子和加載振子之間具有縫隙，利用其耦合效應(yīng)激勵(lì)出一個(gè)新的諧振模式，增大天線的阻抗帶寬，進(jìn)而減小天線的尺寸；巴倫和饋電單元為金屬一體化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有更好的強(qiáng)度，易于組合成多制式基站天線。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元所構(gòu)成的基站天線的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元所構(gòu)成的基站天線的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元的又一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；

圖6是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元工作在780MHz-990MHz頻段的駐波比仿真曲線；

圖7是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元工作在780-990MHz頻段的隔離度S21曲線；

圖8是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元工作在780-990MHz頻段的水平面半功率波束寬度仿真曲線；

圖9是本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元工作在780-990MHz頻段的增益仿真曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括巴倫12、輻射振子和加載振子。

所述輻射振子和所述加載振子位于同一平面，且固定于所述巴倫12的上端；所述輻射振子和所述加載振子之間具有縫隙。

進(jìn)一步地，所述輻射振子包括第一輻射臂1、第二輻射臂7、第三輻射臂3和第四輻射臂5；

所述第一輻射臂1、所述第二輻射臂7、所述第三輻射臂3和所述第四輻射臂5位于同一平面；所述第一輻射臂1與所述第三輻射臂3呈中心對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)線極化的振子；所述第二輻射臂7和所述第四輻射臂5呈中心對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)線極化的振子。

進(jìn)一步地，所述加載振子包括第一加載枝節(jié)6、第二加載枝節(jié)2、第三加載枝節(jié)8和第四加載枝節(jié)4；

第一加載枝節(jié)6與第三加載枝節(jié)8呈中心對(duì)稱，第二加載枝節(jié)2與第四加載枝節(jié)4呈中心對(duì)稱，相鄰的加載枝節(jié)互相垂直；

所述第一加載枝節(jié)6位于所述第一輻射臂1和第四輻射臂5之間，且與所述第一輻射臂1和第四輻射臂5之間具有縫隙；所述第二加載枝節(jié)2位于所述第一輻射臂1和第二輻射臂7之間，且與所述第一輻射臂1和第二輻射臂7之間具有縫隙；所述第三加載枝節(jié)8位于所述第二輻射臂7和第三輻射臂3之間，且與所述第二輻射臂7和第三輻射臂3之間具有縫隙；所述第四加載枝節(jié)4位于所述第三輻射臂3和第四輻射臂5之間，且與所述第三輻射臂3和第四輻射臂5之間具有縫隙。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型所提供的雙極化輻射單元由巴倫12、輻射振子和加載振子構(gòu)成，用于裝設(shè)于反射板10上構(gòu)成基站天線。其中，巴倫7的一端連接反射板1，巴倫7的另一端與輻射振子連接，巴倫7的形狀不限于圓形。巴倫7可以使輻射振子的各個(gè)輻射臂上的電流相同，從而獲得對(duì)稱的交叉極化比等性能，同時(shí)也起到支撐輻射振子的作用。反射板10為矩形反射板，反射板10上具有側(cè)邊11，反射板10和側(cè)邊11可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)基站天線穩(wěn)定的定向輻射，增大天線的增益，側(cè)邊的存在可以改善基站天線的交叉極化比等輻射特性。第一輻射臂1與第三輻射臂3構(gòu)成一個(gè)線極化的振子，第二輻射臂7和第四輻射臂5構(gòu)成另一個(gè)線極化的振子。第一加載枝節(jié)6、第二加載枝節(jié)2、第三加載枝節(jié)8和第四加載枝節(jié)4構(gòu)成加載振子，每個(gè)加載枝節(jié)呈直線結(jié)構(gòu)。相鄰的輻射臂之間具有一個(gè)加載枝節(jié)，且與該加載枝節(jié)之間具有一定寬度的縫隙，輻射臂上的電流通過(guò)縫隙在加載枝節(jié)上耦合出電流，產(chǎn)生的耦合效應(yīng)激勵(lì)出一個(gè)新的諧振模式，從而與原有的輻射振子本身的低頻諧振模式組合在一起，增大天線的阻抗帶寬。而且，整個(gè)雙極化基站天線的結(jié)構(gòu)對(duì)稱緊湊，呈現(xiàn)“十”字形，其天線尺寸由傳統(tǒng)的半波長(zhǎng)0.5λ₀(λ₀為中心頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng))縮小為0.35λ₀，尺寸縮小了30％，適合用在多頻基站天線陣列上。

進(jìn)一步地，所述第一輻射臂1包括第一內(nèi)臂21和第二內(nèi)臂22，所述第二輻射臂7包括第三內(nèi)臂71和第四內(nèi)臂72，所述第三輻射臂3包括第五內(nèi)臂31和第六內(nèi)臂32；所述第四輻射臂5包括第七內(nèi)臂51和第八內(nèi)臂52；

所述第一內(nèi)臂21和所述第八內(nèi)臂52分別平行位于所述第一加載枝節(jié)6的兩側(cè)，且與所述第一加載枝節(jié)6之間具有縫隙；所述第二內(nèi)臂22和所述第三內(nèi)臂71分別平行位于所述第二加載枝節(jié)2的兩側(cè)，且與所述第二加載枝節(jié)2之間具有縫隙；所述第四內(nèi)臂72和所述第五內(nèi)臂31分別平行位于所述第三加載枝節(jié)8的兩側(cè)，且與所述第三加載枝節(jié)8之間具有縫隙；所述第六內(nèi)臂32和所述第七內(nèi)臂51分別平行位于所述第四加載枝節(jié)4的兩側(cè)，且與所述第四加載枝節(jié)4之間具有縫隙；

每個(gè)內(nèi)臂的一端分別連接所述巴倫。

需要說(shuō)明的是，每個(gè)輻射臂都具有兩個(gè)內(nèi)臂，兩個(gè)相鄰輻射臂的相鄰內(nèi)臂之間具有一個(gè)加載枝節(jié)，且與該加載枝節(jié)具有縫隙，從而使輻射振子與加載振子產(chǎn)生耦合效應(yīng)，激勵(lì)出一個(gè)新的諧振模式，增大對(duì)稱振子的帶寬，滿足駐波比SWR<1.5的阻抗帶寬達(dá)到了23.7％。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述雙極化輻射單元還包括固定介質(zhì)13。

每個(gè)加載枝節(jié)通過(guò)所述固定介質(zhì)13與其兩側(cè)的內(nèi)臂固定在一起。

優(yōu)選地，所述固定介質(zhì)13為塑料固定介質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，固定介質(zhì)上設(shè)有倒鉤，通過(guò)倒鉤將加載振子與輻射振子固定在一起，即將每個(gè)加載枝節(jié)與其兩側(cè)的輻射臂固定在一起，且使每個(gè)加載枝節(jié)與其兩側(cè)的輻射臂具有縫隙。

進(jìn)一步地，如圖1和圖3所示，所述雙極化輻射單元還包括第一同軸電纜14和第二同軸電纜15。

所述第一同軸電纜14的外導(dǎo)體連接所述第二輻射臂7，所述第一同軸電纜14的內(nèi)導(dǎo)體連接所述第四輻射臂5；所述第二同軸電纜15的外導(dǎo)體連接所述第三輻射臂3，所述第二同軸電纜15的外導(dǎo)體連接所述第一輻射臂1。

優(yōu)選地，所述第一同軸電纜14和所述第二同軸電纜15的特性阻抗均為50Ω。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元采用同軸線饋電，同軸線的一端接信號(hào)源，同軸線的另一端連接輻射單元，其中，每個(gè)同軸線的外導(dǎo)體連接一個(gè)輻射臂，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)巴倫上的通孔連接該輻射臂正對(duì)的輻 射臂，從而完成饋電。

進(jìn)一步地，每個(gè)輻射臂的結(jié)構(gòu)均相同，且所述每個(gè)輻射臂的結(jié)構(gòu)包括但不限于：閉合結(jié)構(gòu)或多枝節(jié)結(jié)構(gòu)。

需要說(shuō)明的是，每個(gè)輻射臂還包括外臂，如圖4所示，在每個(gè)輻射臂中，每個(gè)內(nèi)臂中遠(yuǎn)離巴倫的一端分別連接外臂的兩端，從而與內(nèi)臂一起形成閉合結(jié)構(gòu)，該閉合結(jié)構(gòu)可以是圓形，也可以是多邊形等其他結(jié)構(gòu)形式。其余結(jié)構(gòu)形式以及工作原理同上述實(shí)施例。如圖1所示，每個(gè)輻射臂可以包括兩個(gè)外臂，兩個(gè)外臂分別與兩個(gè)內(nèi)臂連接。另外，如圖5所示，每個(gè)輻射臂還可以包括四個(gè)外臂，使每個(gè)內(nèi)臂分別連接兩個(gè)外臂，從而構(gòu)成多枝節(jié)的結(jié)構(gòu)形式，其外臂數(shù)目不局限于4個(gè)。其余結(jié)構(gòu)形式以及工作原理同上述實(shí)施例。

進(jìn)一步地，所述巴倫12和所述輻射振子為金屬一體化結(jié)構(gòu)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型提供的雙極化輻射單元采用金屬鑄件結(jié)構(gòu)做成，除固定介質(zhì)為塑料外，其余所有材料均為金屬，金屬材料可以為銅、鋁等良導(dǎo)體。采用金屬鑄件結(jié)構(gòu)的基站天線具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，適合在室外復(fù)雜的環(huán)境下工作。

圖6、圖7、圖8和圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的相關(guān)性能參數(shù)的仿真數(shù)據(jù)。其中，圖6是工作在780MHz-990MHz頻段的駐波比SWR仿真曲線，圖中Port1代表的實(shí)線是輸入端口1的仿真駐波比，Port2代表的虛線是輸入端口2的仿真駐波比，由圖可知該雙極化基站天線在780MHz-990MHz頻段內(nèi)出現(xiàn)了兩個(gè)諧振模式：其中低頻諧振模式由輻射振子產(chǎn)生的，而高頻諧振模式是由輻射振子和加載枝節(jié)的縫隙耦合作用而引入的，可見(jiàn)該雙極化基站天線具有良好的阻抗匹配效果，滿足SWR<1.5的相對(duì)阻抗帶寬為23.7％。圖7是工作在780MHz-990MHz頻段的隔離度S21曲線，S21代表雙極化基站天線的端口1及端口2之間的隔離度，可見(jiàn)該基站天線的隔離度非常好，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)滿足S21<-46dB。圖8是工作在780MHz-990MHz頻段的半功率波束寬度3dB波束寬度的仿真曲線，其中Port1表示輸入端口1接激勵(lì)時(shí)的水平面半功率波束寬度，Port2表示輸入端口2接激勵(lì)時(shí)的水平面半功率波束寬度，可見(jiàn)天線在整個(gè) 工作頻帶內(nèi)具有穩(wěn)定的半功率波束寬度，滿足65°±5°的基站天線指標(biāo)要求。圖9是工作在780MHz-990MHz頻段的增益Gain仿真曲線，其中Port1表示輸入端口1接激勵(lì)時(shí)仿真增益，Port2表示輸入端口2接激勵(lì)時(shí)的仿真增益，在整個(gè)工作頻段內(nèi)，天線的增益都在8.4dBi以上。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的雙極化輻射單元，能夠通過(guò)在輻射振子旁固定加載振子，并使輻射振子和加載振子之間具有縫隙，利用其耦合效應(yīng)激勵(lì)出一個(gè)新的諧振模式，增大天線的阻抗帶寬，進(jìn)而減小天線的尺寸；巴倫和饋電單元為金屬一體化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有更好的強(qiáng)度，易于組合成多制式基站天線。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。