[发明专利]不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其是涉及一种不对称结构的双极化宽频辐射单元及阵列天线。

背景技术

随着移动通信的迅猛发展与变革，以及新一代LTE(Long Term Evolution；LTE)与WiMAX的4G无线宽带技术的多体制发展现状，要求节省基站站址安装资源以减少网络建设的成本。因此，要求天线可多系统共用已成为本领域亟待解决的问题。而宽频天线单元的研制作为基站天线设计的基础，同时也面临着巨大的挑战。

市场需求一种频率为1710MHz-2690MHz用于新一代LTE(Long Term Evolution)的天线，要求带宽为44.5％，全频段驻波比小于1.4，且两端口隔离度大于30。这种宽带天线比常规的基站天线带宽都要宽，天线的驻波比和辐射指标要求也更为严格，除了一般的辐射指标外，为了完善覆盖效果，水平面波束偏斜和循迹误差在超宽频天线设计中亦要有充份的考虑，这无疑在设计上提出了很大的挑战。

请参阅图1，其是一种现有技术的双极化宽频辐射单元结构示意图。该双极化宽频辐射单元包括金属反射板1、安装在金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器2、与不平衡-平衡馈电连接器连接的连接元件及安装在不平衡-平衡馈电连接器顶部的两对结构相同的圆弧状辐射单元臂4，所述两对圆弧状辐射单元臂4位于同一平面内，且两对圆弧状辐射单元臂4中任何不相邻的两个圆弧状辐射单元臂围绕所述不平衡-平衡馈电连接器2的中心呈中心对称分布。进一步，由于馈电功能的要求，设置在该不平衡-平衡馈电连接器2内的馈电片的结构相对于同一辐射单元臂组中的各辐射单元臂是不对称的，不能实现整个频带内完全平衡馈电，这会使该双极化宽频辐射单元的辐射特性中，主极化水平面方向图随着频率和边界条件的变化而有不同程度的偏斜和循迹误差。如图2所示，其是图1所示的辐射单元组成的阵列天线的阵列水平面测试结果图。由图可见，在+45°和-45°这两个极化的水平面在个别的最差频点上，波束偏斜和循迹误差较大，在±60°范围内不同极化的电平差异为3dB。

传统的解决办法是在将上述双极化宽频辐射单元组阵成天线时，将相邻的双极化宽频辐射单元旋转180°排布，然后在馈电网络中的个别电缆上来弥补180°的相位差。但是由于使用的频带宽，电缆网络高频和低频的相位斜率差异较大，不易实现准确的相位弥补，从而导致组阵的天线增益有所牺牲和垂直面的赋形扭曲，这种方法在宽频中不适合使用，且会使得整个天线的组阵结构复杂化，不利于优化生产装配。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单的双极化宽频辐射单元，以减少和克服在宽频带上两个极化出现的个别频点的偏斜与循迹误差，增加+45°和-45°水平面在±60°范围内的对称性。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种不对称结构的双极化宽频辐射单元，包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组，该辐射单元臂组包括两对相互正交的子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，且每对子辐射单元臂之间的结构相异。

进一步，该不平衡-平衡馈电连接器包括安装在金属反射板上的外导体，该外导体在对辐射单元臂馈电的同时，支撑并电连接辐射单元臂组。

进一步，每一个子辐射单元臂为轴对称的圆弧片状实心结构，相邻的子辐射单元臂的对称轴之间的夹角相同，子辐射单元臂的臂宽由宽到窄地伸延到不平衡-平衡馈电连接器的外导体上，并且与所述外导体电性连接。

每对子辐射单元臂中的一个在弧线处具有一内凹缺口，或在弧线处具有一与圆弧片状实心结构垂直连接的尾片。

以及，本发明还提供了一种采用上述双极化宽频辐射单元的阵列天线。

一种阵列天线，包括壳体及安装在壳体内的多个双极化宽频辐射单元，壳体具有底板及从底板的纵向两边弯折形成的一对侧板，所述多个双极化宽频辐射单元安装在所述其中一个底板上。该双极化宽频辐射单元包括包括金属反射板、设置在该金属反射板上的不平衡-平衡馈电连接器和设置在该不平衡-平衡馈电连接器的顶部的辐射单元臂组，该辐射单元臂组包括两对子辐射单元臂，每对子辐射单元臂呈对角设置，且每对子辐射单元臂之间的结构相异。

相对于现有技术，本发明提供的双极化宽频辐射单元进行水平或垂直排列形成的阵列天线，不仅能够获得不同极化水平面方向图的对称性，还可实现良好的端口隔离特性和交叉极化鉴别率。且其结构简单紧凑、性能高、成本低，易于制造及安装。

附图说明