[发明专利]超宽频带天线及其单、双极化辐射单元

说明书

【技术领域】

本发明涉及移动通信天线领域，具体涉及一种超宽频带天线及其单、双极化辐射单元。

【技术背景】

近年来，随着第三代移动通信网络的建设和运营，以及WLAN、WiMax等宽带无线网络广泛应用，市场对宽频带通信基站天线提出了巨大需求。比如1.7GHz～2.7GHz频段的天线覆盖以下通信标准：GSM1800、CDMA 1900、IMT-2000、TD-CDMA、WLAN、WiMax等。通信技术的发展和互补，客户需求的差异化致使多系统共存、频段范围增加的局面不断强化。

由于公众对电磁辐射于自我健康影响认识的深入，对天线架设有抵触情绪，由此造成天线安装的选址困难；同时通信系统的制式多样化，网络建设不断扩大，网络建设成本也越来越高。上述因素迫切要求天线高度集成化，不同制式的系统天线实现共体或共用。

现行解决方式之一就是将不同制式天线通过物理方式集成在一起，实现天线的系统共体。这种物理实现的共体方式或天线面积过大，风载荷大，安全性能低；或多种制式天线辐射单元物理集成，成本高，结构复杂。CN201126857号专利公告中所述的多系统共体天线就是这种类型的典型方式。

解决方法之二就是在同一天线上实现多种系统制式功能的共用。但现行的解决方案或受应用领域限制，如US 4184163、US4510501两份专利公告所描述的宽带环形天线仅应用于广播通信领域；或限于当时通信系统的发展，带宽偏窄，例如CN2702458号专利公告所介绍的一种双极化宽频带天线辐射单元。

另一方面，天线的核心在于其辐射单元本身及其周边结构，其电气特性也自然受这些因素的影响。公知的天线的辐射单元中，其单元臂相对于反射板的支撑结构及其由结构所引起的辐射单元的电气特性的变化被本领域内普通技术人员所忽略。公知的天线辐射单元的支撑结构，一般采用通体柱件作为整体馈电平衡装置，既对辐射单元起结构上的支撑作用，又对辐射单元起馈电作用，而辐射单元与反射板之间的区域的电磁特性未被重视和利用。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种辐射单元，包括单极化辐射单元和双极化辐射单元，通过改进其支撑结构使得其频带得以展宽。

本发明的另一目的在于提供一种超宽频带天线，通过使用前一目的辐射单元而使自身获得良好的宽频带特性。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的单极化辐射单元，用于发射和接收单个极化的信号，包括：反射板，构成辐射单元的反射器；一对单元臂，构成半波对称振子；馈电件，固定在反射板上，制有对该对单元臂进行馈电的电路；每个单元臂与反射板之间由至少两个支撑件连接以维持相对位置关系，且各支撑件之间形成以非导电介质分离的容性耦合。

所述馈电件呈片状，所述用于馈电的电路印刷在该馈电件表面上，馈电件的底部固定在反射板上，顶部的两侧分别与两个单元臂相对向的馈电角上预设的缺口相卡合以实现各单元臂与所述用于馈电的电路的电性连接。

所述支撑件底部与顶部相对的方向为其纵向，与该纵向正交的方向为其横向，支撑件的横向宽度为该支撑件到其相应单元臂的馈电角的距离的2倍。

同一单元臂的相应多个支撑件，呈以该单元臂的馈电角为角点向外放射的离散排列结构。

所述反射板截面大致呈U型，具有一用于装设支撑件和馈电件的片状部和自片状部两侧边同向延伸的折出部。

所述单元臂为平面几何体，具有底平面，底平面外缘构成其底边沿，其余底平面部分构成其底内面。

每个单元臂中，相应的支撑件彼此独立安装，支撑件的底部固定在反射板上，顶部则与单元臂的底边沿或底内面相固定。

所述单元臂呈圆形、方形、椭圆形或者不规则曲线围成的任意形状。

所述单元臂除其馈电角外还具有至少一个被切角。所述单元臂设有镂空部，镂空部呈方孔、圆孔、十字孔或其它任意形状。

所述单元臂可为一体的金属板件，也可为印刷在介质基板上的平面印刷振子，支撑件穿过介质基板与单元臂相连接。适应于后者，所述单元臂上方加载设置金属部件，金属部件呈盖状，盖设在该单元臂上使单元臂构成立体结构。

本发明的双极化辐射单元，用于接收和发送两个极化的信号，其包括两个前述的单极化辐射单元，两单极化辐射单元共用同一反射板，且基于同一中心轴组成对称正交结构。两个单极化辐射单元的馈电件呈十字形相交叉安装。

本发明的超宽频带天线，其使用前述的至少两个单/双极化辐射单元，多个单/双极化辐射单元之间采用功分网络联合馈电以形成天线阵列。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：