[发明专利]一种宽带双极化辐射单元及天线

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种宽带双极化辐射单元及天线，尤其是多频多系统共站天线。

背景技术

在蜂窝移动通信系统中，天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器，是空间无线通信的桥头堡，因此基站天线是移动通信系统的重要组成部分，其特性直接影响整个无线网络的整体性能。当前几乎不同的电信运营商需要不同类型的天线来满足其网络建设要求；其次各运营商建网时站点选择难度逐渐加大。这些都对基站天线的发展提出了新的挑战，如何提高基站天线的通用性且更好地应对站点选择难度逐渐加大等问题，是移动通信基站市场的后续发展趋势。

无线通信系统新频段的增加，驱动了多频天线的需求。多频天线可以分为二频、三频、四频和五频等。通过使用多频天线，不仅能满足天线运营商扩展新应用、满足兼容未来新技术的要求，而且结合宽带化，还能满足不同天线运营商多系统共站、多系统共天线的需求。

美国专利号US6,819,200B2的一种双极化偶极子7天线，偶极子7的两臂为独立分支设置，采用分布式的设计辐射体带宽较窄，前后比以及交叉极化鉴别率不理想是该设计的通病，且装配复杂，一致性差。

中国专利号为201010292965.4的一种宽带高性能双极化辐射体及天线，采取了加载线内折弯和向下折弯的组合设计方式，减少对高频振子的影响。但这只是辐射臂末端的电流走向发生改变，该阵子辐射臂形式还是以45°向外延伸的方式设计，辐射臂上的电流走向没有发生本质性的改变。同时，国内主流的双频天线以及多频天线主要工作频段为820～960MHz&1710～2170MHz,随着LTE的发展，2600MHz频段的引入使得兼顾820～960MHz&1710～2170MHz&2500～2690MHz甚至698～960MHz&1710～2690MHz的双频和多频天线成为未来天线发展方向。这意味高频段的辐射体间距将会比目前主流的方式要小，低频辐射体对高频辐射体的影响要更大。

业内采用这种组合式的辐射体普遍存在带宽较窄这个问题，一般情况下通过增加辐射体辐射臂的直径来增加辐射带宽，辐射体的尺寸重量都要增加一个量级。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种宽带双极化辐射单元，适用于多频共站超宽带天线，辐射体一体化压铸制成，尺寸小，成本较低，安装方便；本发明还提出一种基于上述辐射单元的天线和多频多系统共站天线，这些基于辐射体形成的天线具有良好的辐射特性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种宽带双极化辐射单元，包括两对辐射方向相互垂直的辐射体和安装于辐射体下方的底座，所述辐射体包括四个分别置于正方形四个角的偶极子，每个偶极子的两辐射臂相互垂直放置，辐射臂在水平方向从正方形的角端往正方形一边的中心方向延伸，辐射臂在竖直方向上呈一定角度放大，辐射臂在水平方向以及竖直方向上都设有局部镂空结构，形成两个或以上谐振频段，并在末端设有加载段；所述底座包括安装在金属反射板正表面的连接部以及四对从连接部往辐射体正面延伸的支撑部。

本发明中的四个偶极子电流走向分别为：┗、┛、┏、┓；其中电流走向为┏和┛的偶极子辐射叠合合成正45°极化方向图，电流走向为┗和┓的偶极子辐射叠合合成负45°极化方向图，这种电流走向方式有效提升了能量的集中度，提升辐射效率。同时有效减少辐射单元的尺寸，降低制造成本。

进一步的，辐射体的正面成正方形设计，各个辐射臂从正方形角端往正方形的中心方向延伸，在垂直方向上呈一定角度放大，呈多边形设计，形成了整个辐射臂不处于同一个水平面，辐射臂在水平方向以及垂直方向上都设置局部镂空，形成多个谐振频带，有效提升辐射单元的带宽。所述辐射臂的上下两表面在竖直方向上形成夹角，所述夹角的范围是0～30°，例如可以是5°、10°、15°、20°等角度；辐射臂末端的加载段同时为向下折弯，有利于多频天线的设计。

每一对支撑部包括第一臂和第二臂，所述第一臂设有用于与馈电电缆内芯焊接的L形馈电结构，L形馈电结构向第二臂延伸，第二臂与馈电电缆外导体焊接，形成巴伦电路。通过集成L形馈电结构的方式能有效减少装配工时且性能参数一致性高。

所述辐射体的相邻辐射臂相互靠近形成正方形结构，辐射单元的辐射口径为0.38～0.45个中心频率波长，高度为0.18～0.25个中心频率波长，即辐射体与金属反射板之间的距离为0.18～0.25个中心频率波长。