改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種差分寬頻帶雙極化基站天線，尤其是一種改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，屬于無線移動通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近20年來，移動通信產(chǎn)業(yè)取得了迅猛的發(fā)展。截止2012年初，全球手機用戶數(shù)量達到60億，根據(jù)中國工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2013年3月底，中國共有11.46億移動通信服務(wù)用戶。國際電信聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，在2014年初，全球手機用戶超過70億。未來移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將不可估量，其將對國民經(jīng)濟和人們生活帶來重大的影響。在中國，2013年12月4日，工信部向中國移動通信集團公司、中國電信集團公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司頒布了“LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)(TD-LTE)”經(jīng)營許可。中國移動獲得130MHz頻譜資源，分別為1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz;中國聯(lián)通獲得40MHz頻譜資源，分別為2300-2320MHz、2555_2575MHz ；中國電信獲得40MHz頻譜資源，分別為2370_2390MHz、2635-2655MHz。這標(biāo)志著我國已經(jīng)進入了 4G時代。因此對于基站天線的研究也隨著移到通信系統(tǒng)的發(fā)展而進入了一個“寬頻”和“多頻”的時代。一方面，移動通信系統(tǒng)的演進是一個長期漫長、循序漸進的過程，可以預(yù)料在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)將維持2G、3G和4G系統(tǒng)共存的局面，多系統(tǒng)共基站和多系統(tǒng)共天線是行之有效的解決辦法；另一方面，隨著人們越來越重視視覺污染和電磁輻射污染，加之基站天線的維護成本高，迫切需要減少數(shù)量。寬頻/多頻天線可以一幅天線為多個系統(tǒng)提供服務(wù)，有效減少天線的數(shù)量和占用空間，具有十分廣闊的應(yīng)用空間和實用價值。
[0003]日益增長的通信需求，要求通信系統(tǒng)不斷擴容，利用電磁波的正交極化特性設(shè)計通信系統(tǒng)，可使雙極化系統(tǒng)獲得更高的系統(tǒng)容量。為了增加系統(tǒng)容量，減少多徑衰落的影響，在系統(tǒng)的接收端一般都采用±45雙極化基站天線來接收信號，其分集增益提高了系統(tǒng)性能。
[0004]目前，射頻電路通常采用差分技術(shù)傳輸信號，很多射頻前端器件能夠直接集成到收發(fā)器芯片上。但是作為射頻前端電路的重要器件，天線大多數(shù)被設(shè)計為單端口器件，不能直接與差分電路集成，通常需要采用巴倫把差分信號轉(zhuǎn)換為單端口信號然后饋入天線。巴倫的使用會造成損耗，使系統(tǒng)效率降低，也增加了獨立器件的數(shù)量，不利于系統(tǒng)高度集成和小型化。
[0005]據(jù)調(diào)查與了解，目前公開的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0006]I )2013年，Ying Liu，Hao Yi，F(xiàn)u-Wei Wang和Shu-Xi Gong等人在 “IEEE ANTENNASAND WIRELESS PROPAGAT1N LETTERS” 發(fā)表題為 “A Novel Miniaturized BroadbandDual-Polarized Dipole Antenna for Base Stat1n” 的文章中，使用傳統(tǒng)的單端口天線設(shè)計方法，基本滿足基站天線的參數(shù)要求，在天線中引入方環(huán)和方盤分別作為寄生輻射環(huán)和引向器，使得天線具有較小的電尺寸。但是半功率波束寬度偏大，也沒有討論天線的交叉極化比。另一方面，引入寄生輻射環(huán)和引向器會使得天線結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，加工難度加大。
[0007]2 ) 20 I 2年，Zengdi Bao , Zaiping Nie和Xianzheng Zong等人在 “IEEETRANSACT1NS ON ANTENNAS AND PROPAGAT1N” 發(fā)表題為 “A Novel Broadband Dual-Polarizat1n Antenna Utilizing Strong Mutual Coupling” 的文章中，米用傳統(tǒng)單端口設(shè)計方式，利用偶極子自身產(chǎn)生的模式和兩對偶極子之間的耦合產(chǎn)生另一模式達到比較寬的帶寬。但是該天線的反射板形狀過于復(fù)雜，尺寸較大，沒有達到合適的半功率波束寬度，也沒有討論水平面60度范圍內(nèi)的交叉極化比。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，該天線實現(xiàn)了穩(wěn)定的輻射方向圖、穩(wěn)定的半功率波束寬度和穩(wěn)定的增益，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能良好的優(yōu)點。
[0009]本實用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0010]改善交叉極化比的差分寬頻帶雙極化基站天線，包括反射板、十字形饋電結(jié)構(gòu)、四個輻射單元以及四根同軸線，所述四根同軸線的上端穿過反射板后，四根同軸線上端的外導(dǎo)體與四個輻射單元一一對應(yīng)連接，每根同軸線上端的內(nèi)導(dǎo)體在穿過其對應(yīng)的輻射單元后與十字形饋電結(jié)構(gòu)連接;所述四根同軸線的下端與四個SMA頭一一對應(yīng)連接;所述四根同軸線構(gòu)成兩對差分饋電端口，所述四個輻射單元構(gòu)成兩對偶極子，所述兩對差分饋電端口對兩對偶極子進行饋電。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述四個輻射單元分別為第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元和第四輻射單元，所述第一輻射單元和第三輻射單元呈-45度方向放置，所述第二輻射單元和第四輻射單元呈+45度方向放置;所述四根同軸線分別為第一同軸線、第二同軸線、第三同軸線和第四同軸線，所述第一同軸線對應(yīng)第一輻射單元，所述第二同軸線對應(yīng)第二輻射單元，所述第三同軸線對應(yīng)第三輻射單元，所述第四同軸線對應(yīng)第四輻射單元;所述第一同軸線和第三同軸線構(gòu)成的一對差分饋電端口對第一輻射單元和第三輻射單元構(gòu)成的一對偶極子進行饋電，所述第二同軸線和第四同軸線構(gòu)成的一對差分饋電端口對第二輻射單元和第四福射單元構(gòu)成的一對偶極子進行饋電。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在反射板與四個輻射單元之間，用于支撐四個輻射單元;所述四根同軸線的上端依次穿過反射板、支撐結(jié)構(gòu)后，四根同軸線上端的外導(dǎo)體與四個輻射單元一一對應(yīng)連接，每根同軸線上端的內(nèi)導(dǎo)體在穿過其對應(yīng)的輻射單元后與十字形饋電結(jié)構(gòu)連接;所述四根同軸線的下端與四個SMA頭一一對應(yīng)連接。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述反射板為方形盒狀結(jié)構(gòu)，該反射板內(nèi)具有翻邊，所述翻邊在反射板內(nèi)圍成一個方形盒狀結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于該翻邊所圍成方形盒狀結(jié)構(gòu)的中心。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述支撐結(jié)構(gòu)的形狀為圓柱體。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述支撐結(jié)構(gòu)采用聚四氟乙烯塑料制成。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述反射板和翻邊均采用鋁合金材料制成。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述四個輻射單元的形狀均為方形;或所述四個輻射單元的形狀均為經(jīng)切角處理的方形。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，所述十字形饋電結(jié)構(gòu)和四個輻射單元均采用銅材料制成。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，所述四根同軸線均為50Ω的同軸線。
[0020]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0021]1、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，將四根同軸線的外導(dǎo)體與四個輻射單元連接，內(nèi)導(dǎo)體穿過輻射單元后與十字形饋電結(jié)構(gòu)連接，即采用四根同軸線構(gòu)成的兩對差分饋電端口對四個福射單元構(gòu)成的兩對偶極子進行差分饋電，天線在SWR( StandingWave Rat1，駐波比)< 1.5的情況下阻抗帶寬為1.65-2.77GHz，并且十字形饋電結(jié)構(gòu)使得天線的兩對差分饋電端口之間有很高的差分信號隔離度，由于差分饋電的引入，可使天線直接與差分電路連接而不需要另外設(shè)計巴倫，也能夠?qū)材Ｔ肼曅盘栠M行有效的抑制。
[0022]2、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線采用的差分饋電，可以形成有兩個諧振模式組成的較寬的阻抗帶寬，阻抗帶寬中的兩個模式分別可以通過控制輻射單元的大小和輻射單元之間的間距來控制，以實現(xiàn)所需的阻抗帶寬。
[0023]3、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，反射板與輻射單元之間設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，優(yōu)化參數(shù)反射板和支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)，可使天線在整個頻帶內(nèi)保持穩(wěn)定的水平面和豎直面輻射方向圖，并且半功率波束寬度(HBPW)滿足基站天線的要求，具有較高而且穩(wěn)定的增益。
[0024]4、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線中，反射板內(nèi)引入翻邊，使得本天線的交叉極化比(XPD)得到了較好的改善，在軸向XPD > 5OdB，水平面± 6O度范圍內(nèi)XPD >1dB，完全滿足基站天線對交叉極化比的要求。
[0025]5、本實用新型的差分寬頻帶雙極化基站天線具有寬頻帶、高交叉極化比、高隔離度的特點，實現(xiàn)了穩(wěn)定的輻射方向圖、穩(wěn)定的半功率波束寬度和穩(wěn)定的增益，而且結(jié)構(gòu)簡單、性能良好，采用鑄件結(jié)構(gòu)，可延長使用壽命。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例1的差分寬頻帶雙極化基站天線結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2為本實用新型實施例1的十字形饋電結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、四根同軸線和四個輻射單元的相互關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl和Port2的駐波比曲線圖。
[0029]圖4為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時十字形饋電結(jié)構(gòu)上的電流分布圖。
[0030]圖5為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl和Port2的差模信號隔離度曲線圖。
[0031]圖6為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時水平面輻射方向圖。
[0032]圖7為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時豎直面輻射方向圖。
[0033]圖8為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時水平面和豎直面的半功率波束寬度曲線對比圖。
[0034]圖9為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時天線的增益曲線圖。
[0035]圖10為本實用新型實施例1的差分饋電端口Portl激勵時天線+ 45度方向在
1.7GHz、2.2GHz和2.7GHz時的交叉極化比曲線對比圖。
[0036]圖11為本實用新型實施例2的四個輻射單元結(jié)構(gòu)圖。
[0037]其中，1-反射板，2-十字形饋電結(jié)構(gòu)，3-支撐結(jié)構(gòu)，4-翻邊，5-第一輻射單元，6_第二輻射單元，7-第三輻射單元，8-第四輻射單元，9-第一同軸線，10-第二同軸線，11-第三同軸線，12-第四同軸線。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0039]實施例1:
[0040]如圖1和圖2所示，本實施例的