專利名稱：八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)通信射頻信號(hào)傳輸?shù)闹悄芴炀€，特別是一種八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，屬于移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一批批新的熱點(diǎn)技術(shù)產(chǎn)生， 如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、無線寬帶局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)運(yùn)而生，迫切需要采用多天線技術(shù) (即多輸入多輸出MIMO技術(shù))來提高無線通信信道傳輸信息的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率。傳統(tǒng)的微波低波段陣列天線均由單極化天線單元組成線性陣列，存在著工作效率低、體形龐大笨重、安裝維護(hù)困難的缺點(diǎn)，遠(yuǎn)不能適應(yīng)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)天線技術(shù)的要求。目前移動(dòng)網(wǎng)基站所采用的智能化天線中，最常見的是雙極化八個(gè)通道半波振子式陣列天線，其由八個(gè)天線單元和一個(gè)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)組成。半波振子的輻射機(jī)理決定了其發(fā)射線束較為分散，而且各天線之間的隔離度較差。為了降低天線之間的相關(guān)性，生產(chǎn)廠家往往采取拉大各天線單元間距的方式，相鄰天線單元之間的間距為自由空間工作波長的1/2，對(duì)于 TD-SCDMA智能天線來說一般為75mm，那么TD-SCDMA智能天線橫向?qū)挾瘸^600mm。從而使其橫截面積過大，風(fēng)載荷大，在強(qiáng)風(fēng)暴下安全性能降低，且增加安裝固定時(shí)的施工難度；當(dāng)前國內(nèi)正處于由3G網(wǎng)絡(luò)向4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過渡階段，這種笨重龐大的天線無法安裝在原有 3G設(shè)備的安裝架上，只能重新設(shè)置新天線的安裝抱桿，安裝需要耗費(fèi)大量的人力物力，而且設(shè)備的運(yùn)營成本的較高；由于天線面積過大，觀瞻性不好，與城市盡管不和諧，公眾誤認(rèn)為輻射大而抵觸安裝，致使天線選址難度增大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有智能天線隔離度差、體積龐大、不便于安裝的缺點(diǎn)，提供一種八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，包括校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、置于同一天線外罩內(nèi)的四個(gè)互相獨(dú)立的雙極化天線，其特征是所述的雙極化天線具有四個(gè)通過四路功分器連接在一起的雙極化天線單元， 每個(gè)雙極化天線單元中，自上而下依次具有第一空氣介質(zhì)層、第一金屬輻射片、第二空氣介質(zhì)層、接地金屬片、第一介質(zhì)基片、雙極微帶激勵(lì)線、第三空氣介質(zhì)層、金屬反射底板，所述第一金屬輻射片通過絕緣螺桿與天線罩連接，所述接地金屬片鋪覆在第一介質(zhì)基片的上端面，并與固定在金屬反射底板上的空心金屬支座固定連接，所述第一介質(zhì)基片的下端面設(shè)有前端相互正交且不接觸的雙極微帶激勵(lì)線，所述接地金屬片的上端面開有兩個(gè)相互正交且不接觸的受激輻射微槽，所述兩個(gè)受激輻射微槽與雙極微帶激勵(lì)線的前端分別正交對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型將微帶、微槽、多層理論結(jié)合為一體，具有體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)；并且天線巧妙的多層結(jié)構(gòu)決定其具有高的單元增益，使其能量輻射性能好、輻射效率高，可靠性高；本天線采用直線型排列方式，加之具有面狀發(fā)射源，使輻射波束具有更好的方向選擇性；每個(gè)雙極化天線由有四個(gè)天線單元構(gòu)成，增益可達(dá)14-14. 5dBi，滿足移動(dòng)通信基站的建站覆蓋要求，解決城市、郊區(qū)、農(nóng)村等不同地貌、 不同用戶量、不同場(chǎng)合、不同范圍等的信號(hào)覆蓋問題；天線內(nèi)部均采用微帶走線，節(jié)省了連接電纜的使用量，降低了成本；由于體積小巧質(zhì)量輕，使安裝更加方便，可直接安裝于現(xiàn)有 3G智能天線的安裝支架上，而無需增設(shè)固定架，因此大大降低了安裝的投入，也為將來的設(shè)備維護(hù)降低了成本。本八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線適用于移動(dòng)通信基站的建站，經(jīng)測(cè)試完全滿足運(yùn)營商相關(guān)的電氣、機(jī)械等性能指標(biāo)要求，打破了現(xiàn)有智能天線均采用半波振子設(shè)計(jì)的固有思路和模式，采用高單元增益的天線單元組成天線陣列，在達(dá)到同樣指標(biāo)的情況下大大縮小天線的體積、減輕天線的重量，實(shí)現(xiàn)天線的小型化?？商娲F(xiàn)有3G 天線，也將是4G天線的強(qiáng)有力競(jìng)爭者。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1俯視圖。圖2為實(shí)施例1中雙極化天線單元Bl的剖視圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的雙極化天線單元剖視圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3的雙極化天線單元剖視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，如圖1、圖2所示，其包括校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(圖中未示意)、置于同一天線外罩1內(nèi)的四個(gè)互相獨(dú)立的雙極化天線Al、A2、 A3、A4，所述的雙極化天線(以雙極化天線A2為例)具有四個(gè)通過四路功分器(本例中四路功分器由三個(gè)Wilkinson等功率分配器串接組成，也可以采用其他電路形式的與其具有相同功能的功率分配器)連接在一起的雙極化天線單元Bi、B2、B3、B4,每個(gè)雙極化天線單元(以雙極化天線單元Bl為例)中，如圖2所示，自上而下依次具有第一空氣介質(zhì)層2、第一金屬輻射片3、第二空氣介質(zhì)層4、接地金屬片5、第一介質(zhì)基片6、雙極微帶激勵(lì)線7、7 ‘、 第三空氣介質(zhì)層8、金屬反射底板9，所述第一金屬輻射片3通過絕緣螺桿10與天線罩1連接，接地金屬片5鋪覆在第一介質(zhì)基片6的上端面，并與固定在金屬反射底板9上的空心金屬支座11固定連接，第一介質(zhì)基片6的下端面設(shè)有前端相互正交且不接觸的雙極微帶激勵(lì)線7、7'，接地金屬片的上端面開有兩個(gè)相互正交且不接觸的受激輻射微槽12、12'，兩個(gè)受激輻射微槽12、12'與雙極微帶激勵(lì)線7、7'的前端分別正交對(duì)應(yīng)。本例中，第一金屬輻射片3為圓形，絕緣螺桿10與第一金屬輻射片3中心固定連接，并通過天線罩1中心的內(nèi)螺紋孔與天線罩1螺紋連接。該技術(shù)方案有利于在天線罩外面通過旋轉(zhuǎn)螺桿微調(diào)第一金屬輻射片與受激輻射微槽之間的高度，方便調(diào)節(jié)天線輸入輸出端口電壓駐波比，與微帶激勵(lì)線阻抗匹配，提高天線增益。圓形的金屬輻射片在調(diào)節(jié)過程中只存在高度變化量，因此調(diào)節(jié)更方便。圖1中，C1-C8為天線端口，D為校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(圖中未示意)的校準(zhǔn)端口。校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可以安裝在金屬反射底板的背面，同時(shí)為了減少輻射單元對(duì)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的影響，一般將校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)置于半封閉的屏蔽結(jié)構(gòu)中。
4[0015]如圖1所示，接地金屬片5上的兩個(gè)受激輻射微槽12、12'尺寸相等，呈雙“H”形， 雙“H”形的中間橫臂相互正交。該技術(shù)方案有利于將雙極化受激輻射微槽開在面積較小的接地金屬片上，用以實(shí)現(xiàn)天線的小型化。雙“H”形受激輻射微槽12、12'的“H”形中間橫臂與接地金屬片的X軸或Y軸的夾角為正、負(fù)45度。該技術(shù)方案有利于將雙極化受激輻射微槽開在面積較小的接地金屬片上，用以實(shí)現(xiàn)天線的小型化。測(cè)試結(jié)果表明，雙極化天線的兩個(gè)端口互相隔離效果理想，隔離度指標(biāo)達(dá)到30dB 以上，可以彼此獨(dú)立的工作；天線增益在測(cè)試頻率1900MHz時(shí)的增益為14. 5dBi ；水平面半功率波瓣寬度為70°，垂直面半功率波瓣寬度為18°，前后比小于_25dB;輸入輸出端口電壓駐波比小于1. 3，工作頻段的相對(duì)帶寬為10%左右。實(shí)施例2如圖3所示，其以實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，還設(shè)有位于第二空氣介質(zhì)層4中的第二金屬輻射片13和第二介質(zhì)基片14，第二金屬輻射片13平行于第一金屬輻射片3，第二金屬輻射片13的下端面與第二介質(zhì)基片14的上端面貼合成一體，并與固定在金屬反射底板9 上的空心金屬支座11固定連接，在第二介質(zhì)基片14的下方形成第四空氣介質(zhì)層15。該技術(shù)方案有利于進(jìn)一步增大天線的工作頻帶寬度。所述第二金屬輻射片13為圓形，方便調(diào)節(jié)天線輸入輸出端口的電壓駐波比，與微帶激勵(lì)線阻抗匹配，提高天線增益。第二金屬輻射片 13也為正方形。測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)施例2在實(shí)施例1中天線原有電氣性能指標(biāo)不變的前提下工作帶寬展寬，相對(duì)帶寬可達(dá)25%左右。此外，還有一種與本例方案等同的技術(shù)方案，即雙極化天線單元內(nèi)設(shè)置具有位于第二空氣介質(zhì)層中的平行于第一金屬輻射片的第二金屬輻射片，第二金屬輻射片與空心金屬支座絕緣固定，第二金屬輻射片與接地金屬片之間形成第四空氣介質(zhì)層。該技術(shù)方案同樣有利于進(jìn)一步增大天線的工作頻帶寬度。實(shí)施例3如圖4所示，其以實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在第二金屬輻射片13與第一金屬輻射片3之間還設(shè)有第三金屬輻射片18和第三介質(zhì)基片17，第三金屬輻射片18平行于第一金屬輻射片3，所述第三金屬輻射片18與第二金屬輻射片13、空心金屬支座11絕緣，第三金屬輻射片18的下端面與第三介質(zhì)基片17的上端面貼合成一體，并與固定在第二介質(zhì)基片上14的絕緣支座19固定連接，在第三介質(zhì)基片17的下方形成第五空氣介質(zhì)層16。測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)施例3在實(shí)施例2中天線原有電氣性能指標(biāo)不變的前提下工作帶寬進(jìn)一步展寬，相對(duì)帶寬可達(dá)40%左右。此外，還有一種與本例方案等同的技術(shù)方案，即第二金屬輻射片與第一金屬輻射片之間設(shè)有平行于第一金屬輻射片的第三金屬輻射片，所述第三金屬輻射片與第二金屬輻射片、空心金屬支座絕緣，第三金屬輻射片與第二金屬輻射片之間形成第五空氣介質(zhì)層。該技術(shù)方案同樣有利于進(jìn)一步增大天線的工作頻帶寬度。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，包括校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、置于同一天線外罩內(nèi)的四個(gè)互相獨(dú)立的雙極化天線，其特征是所述的雙極化天線具有四個(gè)通過四路功分器連接在一起的雙極化天線單元，每個(gè)雙極化天線單元中，自上而下依次具有第一空氣介質(zhì)層、 第一金屬輻射片、第二空氣介質(zhì)層、接地金屬片、第一介質(zhì)基片、雙極微帶激勵(lì)線、第三空氣介質(zhì)層、金屬反射底板，所述第一金屬輻射片通過絕緣螺桿與天線罩連接，所述接地金屬片鋪覆在第一介質(zhì)基片的上端面，并與固定在金屬反射底板上的空心金屬支座固定連接，所述第一介質(zhì)基片的下端面設(shè)有前端相互正交且不接觸的雙極微帶激勵(lì)線，所述接地金屬片的上端面開有兩個(gè)相互正交且不接觸的受激輻射微槽，所述兩個(gè)受激輻射微槽與雙極微帶激勵(lì)線的前端分別正交對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述雙極化天線單元具有位于第二空氣介質(zhì)層中的平行于第一金屬輻射片的第二金屬輻射片，所述第二金屬輻射片與空心金屬支座絕緣固定，第二金屬輻射片與接地金屬片之間形成第四空氣介質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述雙極化天線單元具有與第二金屬輻射片下端面貼合的第二介質(zhì)基片，所述第二介質(zhì)基片與空心金屬支座固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述第二金屬輻射片與第一金屬輻射片之間還具有平行于第一金屬輻射片的第三金屬輻射片，所述第三金屬輻射片與第二金屬輻射片、空心金屬支座絕緣，第三金屬輻射片與第二金屬輻射片之間形成第五空氣介質(zhì)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述雙極化天線單元具有與第三金屬輻射片下端面貼合的第三介質(zhì)基片，所述第三介質(zhì)基片通過絕緣支座固定于第二介質(zhì)基片上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述雙極化天線單元的絕緣螺桿與其第一金屬輻射片中心固定連接，并通過天線罩中心的內(nèi)螺紋孔與天線罩螺紋連接，所述第一金屬輻射片為圓形。
7 根據(jù)權(quán)利要求2所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述第二金屬輻射片為圓形或正方形中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述第二金屬輻射片為圓形或正方形中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述接地金屬片上的兩個(gè)受激輻射微槽尺寸相等，呈雙“H”形，雙“H”形的中間橫臂相互正交，所述雙“H”形受激輻射微槽的“H”形中間橫臂與接地金屬片的X軸或Y軸的夾角為正、 負(fù)45度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，其特征是所述的四路功分器由三個(gè)Wilkinson等功率分配器串接組成。
專利摘要八通道高增益高隔離度雙極化智能陣列天線，包括校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)、置于同一天線外罩內(nèi)的四個(gè)互相獨(dú)立的雙極化天線，雙極化天線具有四個(gè)通過四路功分器連接在一起的雙極化天線單元，每個(gè)雙極化天線單元中，自上而下依次具有第一空氣介質(zhì)層、第一金屬輻射片、第二空氣介質(zhì)層、接地金屬片、第一介質(zhì)基片、雙極微帶激勵(lì)線、第三空氣介質(zhì)層、金屬反射底板，第一介質(zhì)基片的下端面設(shè)有前端相互正交且不接觸的雙極微帶激勵(lì)線，接地金屬片的上端面開有兩個(gè)相互正交且不接觸的受激輻射微槽。本實(shí)用新型將微帶、微槽、多層理論結(jié)合為一體，具有體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)；并且天線的傳輸性能好，隔離度，可靠性高。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK202121056SQ20102052011
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者傅海, 呂斌, 莊昆杰, 范海鵑, 鄭德典 申請(qǐng)人:莊昆杰