[发明专利]一种天线辐射单元及其馈电方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，具体涉及一种天线辐射单元及其馈电方法。

背景技术

随着移动通信技术的发展，现代通信系统对双极化基站天线的各项指标，特别是增益、带宽特性、加工工艺等方面，提出了越来越高的要求。

现有的双极化天线单元主要采用以下几种实现方案：第一种，采用两个共点的、交错而极化正交的偶极子天线振子结构；第二种，采用微带辐射单元，通过耦合或者直接馈电的形式来实现双极化；第三种，采用两对偶极子正交放置，组成近似方形的布局。

在常用的网络通信系统中，天线最常使用的水平面半功率波束宽度是65度。上述第一种方案一般由常规的偶极子或折合振子构成，通过这种形式可以得到很宽的频率带宽；但是天线振子的水平波束随频率的不同变化较大，而且天线振子的增益相对较低。而第二种方案中，微带辐射单元的频带宽较窄，两端口的隔离度差，振子增益不高，且组装麻烦，难以实现广泛应用。

相对而言，采用第三种方形布局的辐射单元总体性能较佳，而且可以通过嵌套方式实现两种频段的基站天线，故得到较多的重视。但该设计仍存在诸多不足。例如申请号为201010256784.6的中国发明专利申请，公开了一种天线设计方案，该方案中的双极化天线辐射单元由两对偶极子组成，由馈电片对天线辐射单元进行耦合馈电。该方案能较好地实现单元宽频带的阻抗匹配，但其包含的元件繁多，结构复杂；若大批量生产，振子单元的一致性难以控制。其通过耦合馈电的方式对偶极子进行馈电，容易导致单个偶极子的辐射臂两边电缆不平衡，最终将影响整个双极化天线辐射的单元方向图。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种天线辐射单元及其馈电方法，其结构简单，安装方便，馈电简单，一致性好，易于生产；并能够很好解决宽频带天线单元阻抗匹配问题，实现天线电气性能的最优化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种天线辐射单元，安装于金属反射板上，包括两对极化正交设置的偶极子辐射单元，每个偶极子辐射单元分别通过一巴伦安装于金属反射板上；每个巴伦包括平行相邻设置的两条支撑柱，每个偶极子辐射单元包括对称地分别固定于两条支撑柱上的两个单元臂；每个偶极子辐射单元中，具有一沿巴伦设置的同轴线缆，所述同轴线缆的外导体与其中一个单元臂或对应的支撑柱连接，同轴线缆的内导体与另一个单元臂或对应的支撑柱连接，所述同轴线缆上具有一节或多节外导体切除区域。

所述同轴线缆上的外导体切除区域，仅留有内导体和介质或仅留有内导体。

各偶极子辐射单元与巴伦的连接处位于同一参考平面；单元臂的一端固定连接于支撑柱上，另一端具有垂直于所述参考平面的板状件，所有单元臂在参考平面上的投影围成一中心对称的多边形或圆形。

单元臂的另一端具有锥形或多边形板状件，板状件的中部具有一中空区域。

所有巴伦的底端固定连接于一底座上，并通过底座安装于金属反射板上。

每个巴伦的顶端还设有馈电连接柱，所述馈电连接柱的一端固定连接于其中一支撑柱顶端，另一端延伸向另一支撑柱，且悬空设于另一支撑柱顶端附近；支撑柱的外表面沿延伸方向开设有凹槽；每个巴伦中，所述同轴线缆的内导体与馈电连接柱连接，同轴线缆的长度延伸部分设置于另一支撑柱的凹槽内，且外导体与另一支撑柱的凹槽相连接。

所述两对偶极子辐射单元相互正交组合，形成+/-45度的极化方向。

每对偶极子辐射单元关于参考平面的中心对称分布；连接一对偶极子辐射单元的两个巴伦也关于参考平面的中心对称分布。

各偶极子辐射单元连接的巴伦长度为0.2～0.3个工作波长。

所述天线辐射单元为一体化压铸成型。

一种使用以上所述的天线辐射单元进行馈电的方法，包括以下步骤：

选取具有一特性阻抗的同轴线缆；

将同轴线缆上的一节或多节外导体部分切除，外导体被切除的部分仅留有内导体和介质或仅留有内导体；

将同轴线缆一端的内导体与巴伦的其中一支撑柱连接，将同轴线缆的长度延伸部分沿另一支撑柱设置，且外导体贴近于另一支撑柱上；

通过调整同轴线缆上的外导体切除部分的长度和节数，以及外导体切除部分留有介质的情况，满足不同的阻抗变换需求。