CN201430217Y - 一种共轴双频双极化基站天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种共轴双频双极化天线。包括低频辐射单元阵列、高频辐射单元阵列和反射板，低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列设于反射板上，低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列分别由两个或两个以上的低频辐射单元和高频辐射单元组成，两个或两个以上的高频辐射单元和低频辐射单元设于同一轴线上，每组高频辐射单元之间间距相等，每组低频辐射单元阵列之间间距相等。本实用新型具有布局合理、紧凑，高低频之间的隔离性能良好，方向图无偏移等优点。
Description
[技术领域]
本实用新型属于移动通信基站天线技术领域，尤其涉及一种共轴双频双极化基站天线。
[背景技术]
随着无线通信市场的迅猛发展，提出了两种工作于不同频段的无线通信制式共用天线的需求，从而产生了双频双极化天线的设计。和传统单频天线相比，双频双极化天线具有减少天线数量、节省基建投资、对站址要求低等优点，故得到了广泛的应用。双频基站天线可通过共用辐射单元实现，但为了实现独立的下倾角设计，一般要求每个频段间采用独立的馈电网络；此时若采用共用辐射单元，则需要在每个辐射单元设置滤波及功分器件，不仅使天线的成本增加，而且还增加天线损耗，从而降低辐射效率。因此，采用独立辐射振子及独立馈电网络，即两频段间为独立阵列，成为了双频双极化天线设计的主流方案。
现有以下两种技术方案实现独立阵列：
一是采用并排的阵列方式，如中国专利号ZL 200520125370.4以及中国专利号ZL 200720121185.7所披露的方案，高频辐射单元阵列与低频辐射单元阵列并排布局，此种设计的水平面方向图存在固有的不对称性，难以纠正，而且天线尺寸偏大；
另一种则为本实用新型采用的共轴设计，如中国专利号ZL200620005795.6所披露的方案，即将高频辐射单元和低频辐射单元上下叠置，这样的设计存在以下问题：首先相邻的高频振子不在同一高度，使阵列的副瓣难以抑制；其次异频隔离度往往不佳；最后是天线厚度一般较大。中国专利号ZL 200720058937.X披露了另外一种高低频间相互镶嵌的共轴设计，所披露的低频辐射单元也是采用四个偶极子组成菱形阵列，但四个偶极子的倾斜角度与本实用新型所采用的角度刚好相反，前者的四个偶极子分别向菱形的几何中心的反方向倾斜，高频振子镶嵌到低频振子圆弧的中心。该设计的最大好处是降低了低频辐射单元一体化设计的成本，但由于低频辐射单元的支撑部分十分靠近高频辐射单元，使高低单元间产生显著的互耦作用，而且由于低频辐射单元的底座较小，无法像本实用新型一样加入金属圈调节半功率角，故总体电性能偏差。
本实用新型正是基于上述背景，提出一种共轴布局的新型紧凑型基站天线，能有效克服上述设计的不足。
[实用新型内容]
本实用新型的目的在于：提供一种共轴布局的双频双极化基站天线，通过共轴和更合理的布局等设计，解决现有技术普遍存在的方向图偏移且难以纠正，天线尺寸较宽，阵列副瓣难以抑制，异频隔离度不够，天线厚度较大等缺陷，实现一种水平面方向图无偏移、结构紧凑以及总体电性能指标优越的双频双极化基站天线。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种共轴双频双极化基站天线，包括低频辐射单元阵列、高频辐射单元阵列和反射板，低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列设于反射板上，所述的低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列分别由两个或两个以上的低频辐射单元和高频辐射单元组成，两个或两个以上的高频辐射单元和低频辐射单元设于同一轴线上，每个高频辐射单元之间间距相等，每个低频辐射单元阵列之间间距相等。
本实用新型相对现有技术的优点在于：通过采用高低频辐射单元共轴的设计，组成相互独立的辐射阵列，使天线布局更合理、紧凑，同时降低了高低频之间的辐射互耦作用，使得高低频之间的隔离性能良好。
作为上述技术方案的改良，本实用新型的进一步技术方案如下：
上述的低频辐射单元由4个半波偶极子组成，每个半波偶极子按相同的预定角度向反射板倾斜，4个半波偶极子相对反射板呈菱形排列，每个半波偶极子都向相对于反射板形成的菱形的几何中心倾斜或者垂直于反射板。
上述的低频辐射单元的4个半波偶极子相对反射板倾斜的夹角为60至90度间。
通过以上改良，使天线布局更加合理，倾斜角度易于控制，且具有更加优异的性能指标。
上述的高频辐射单元设于低频辐射单元的几何中心以及两相邻低频辐射单元的几何中心。
上述的低频辐射单元阵列的延长线上还单独设有一个高频辐射单元。
上述的高频辐射单元阵列和低频辐射单元阵列的轴线位于反射板的中轴线上。
上述的反射板的侧边上设有若干组相对于反射板中轴线对称的凸边，每一组凸边中点的连线刚好通过低频辐射单元的几何中心。
通过对高低频辐射单元的位置作如上改进，实现了方向图无偏移，隔离性能良好且结构紧凑。
上述的低频辐射单元和高频辐射单元之间设有金属圈，金属圈、高频辐射单元和低频辐射单元的几何中心重合。
上述的金属圈的半径可以全部相同，也可以根据阵列的水平面半功率角情况，灵活地通过改变个别金属圈的半径调节半功率角。
通过在低频辐射单元和高频辐射单元之间加设金属圈，还可以抵消高低频之间的干扰，进一步提高隔离性能。
上述的低频辐射单元的4个半波偶极子或者是金属振子，或者是介质印刷振子。
本实用新型的技术方案对低频辐射单元的振子类型没有限制，金属振子和介质印刷振子均可，进一步增加了本实用新型的应用范围，且实施方式更加灵活，可以选择性能最好，且容易实现的实施方式加以应用。
[附图说明]
图1是本实用新型整体结构示意图；
图2是本实用新型的高频辐射单元一个具体实施例的正视图；
图3是本实用新型的高频辐射单元一个具体实施例的俯视图；
图4是本实用新型的低频辐射单元的连接示意图；
图5是本实用新型的低频辐射单元的整体俯视图；
图6是低频辐射单元安装座的正视图；
图7是低频辐射单元安装座的俯视图；
图8是本实用新型一个具体实施方式的金属圈俯视图；
图9是本实用新型一个具体实施方式的部分结构示意图；
图10是低频辐射单元与反射板倾角示意图；
图11是高频水平面方向图；
图12是低频水平面方向图。
[具体实施方式]
为使本实用新型所要解决的技术问题及技术方案更加清楚，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本实用新型一个具体实施例的整体结构示意图，从图中可以看出本实用新型包括低频辐射单元2、高频辐射单元3、反射板1和金属圈4，十个高频辐射单元3组成高频辐射阵列固定在反射板1的纵向中轴线上；五个低频辐射单元2组成低频辐射单元阵列固定在反射板1与高频辐射单元阵列同侧的同一轴线上。高频辐射单元3固定在低频辐射单元2的几何中心以及两相邻低频辐射单元2的几何中心，低频辐射单元阵列2的延长线上还单独设有一个高频辐射单元3-1。金属圈4固定在低频辐射单元和高频辐射单元之间，金属圈4、高频辐射单元3和低频辐射单元2的几何中心重合。
图2至图3所示为高频辐射单元3的一种优选实施例：高频辐射单元3包括铝制半波振子31、铜制馈电搭片32、铝制引向圆环33和圆环支柱34。其中，半波振子31利用螺钉紧固在反射板1上，引向圆环33通过支柱34和螺钉固定在半波振子31上；电缆穿过半波振子31和馈电搭片32焊接，实现馈电。
图4至图7所示为低频辐射单元的一种优选实施例：低频辐射单元2包括四个单极化介质印刷偶极子21，安装座22和介质环23。各个单极化介质印刷偶极子21均按相同的预定角度向反射板倾斜，呈菱形状，在本实施例中，单极化介质印刷振子21与反射板1的夹角优选为60度至90度间，并利用介质环23实现定位，避免振子的相互位移以及相对反射板角度的改变。馈电座22和螺钉紧固在反射板1上；电缆穿过馈电座22和印刷振子21焊接，实现馈电。
图9是本实施例的部分立体图，从图中可以看出，反射板1的侧边上设有若干组相对于反射板中轴线对称的凸片5，每一组凸片5中点的连线刚好通过低频辐射单元的几何中心，其作用是有效调节低频隔离度。与高低频不共轴的并排分阵列方式相比，采用本实用新型的设计显然具有结构紧凑，外型体积小的优点。
由于本实用新型采用了不同类型振子分别作为高低频辐射单元，且合理设置了天线辐射单元的位置，因此显著降低了高低频之间的辐射耦合度，使得高低频之间的隔离性能良好。
此外，本实用新型在低频辐射单元2与高频辐射单元3之间的环状间隙处设置了金属圈4，图8所示即为金属圈的一种优选实施例。它是通过螺钉紧固在反射板1上的，用以抵消高低频之间的干扰、调整高频的水平面半功率角。
图11及图12分别是高频与低频的测试水平面方向图，从结果可以看出，方向图具有较佳的对称性。
以上所述仅为本实用新型的一个较佳实施例，任何在本实用新型原则之内的修改、替换、优化等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种共轴双频双极化基站天线，包括低频辐射单元阵列、高频辐射单元阵列和反射板，低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列分别设于反射板上，其特征在于：所述的低频辐射单元阵列和高频辐射单元阵列分别由两个或两个以上的低频辐射单元和高频辐射单元组成，两个或两个以上的高频辐射单元和低频辐射单元设于同一轴线上，每个高频辐射单元之间间距相等，每个低频辐射单元阵列之间间距相等。
2、根据权利要求1所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的低频辐射单元由4个半波偶极子组成，每个半波偶极子按相同的预定角度向反射板倾斜，4个半波偶极子相对反射板呈菱形排列，每个半波偶极子都向相对于反射板形成的菱形的几何中心倾斜或者垂直于反射板。
3、根据权利要求2所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的低频辐射单元的4个半波偶极子相对反射板倾斜的夹角为60至90度间。
4、根据权利要求3所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的高频辐射单元设于低频辐射单元的几何中心以及两相邻低频辐射单元的几何中心。
5、根据权利要求4所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的低频辐射单元阵列的延长线上还单独设有一个高频辐射单元。
6、根据权利要求4所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的高频辐射单元阵列和低频辐射单元阵列的轴线位于反射板的中轴线上。
7、根据权利要求6所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的反射板的侧边上设有若干组相对于反射板中轴线对称的凸片，每一组凸片中点的连线刚好通过低频辐射单元的几何中心。
8、根据权利要求4所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的低频辐射单元和高频辐射单元之间设有金属圈，金属圈、高频辐射单元和低频辐射单元的几何中心重合。
9、根据权利要求8所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的金属图半径相同。
10、根据权利要求1-9之一所述的一种共轴双频双极化基站天线，其特征在于：所述的低频辐射单元的4个半波偶极子或者是金属振子，或者是介质印刷振子。
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