[发明专利]宽频双极化天线辐射单元及其天线

说明书

技术领域

本发明属于移动通信基站天线领域，尤其涉及一种宽频双极化天线辐射单元及使用该辐射单元的宽频天线。

背景技术

随着移动通信技术的发展和实际运用环境复杂性逐渐提高，移动通信技术对基站天线的要求也越来越高。因此，高互调、高辐射性能、高可靠性的天线越来越成为成移动通信运营商青睐的宠儿。作为手机移动通信收发的终端，基站天线一般由形式相同的辐射单元组合成阵列形式，以获得高的增益。辐射单元的增益，交叉极化比，前后比等性能也直接影响到整个天线的增益，交叉极化比，前后比等指标。目前，双极化天线的辐射单元多采用微带贴片单元、一对正交的半波阵子或者两对正交半波阵子结构来实现双极化。目前移动通信领域低频段790MHZ-960MHZ的相对带宽为19.4％，高频段1710MHZ-2170MHZ的相对带宽为123.7%，一般来说带宽越宽，其辐射性能在整个频带内的离散特性越明显。微带天线以其复杂的寄生结构和装配流程逐渐被市场淘汰；而对于采用一对半波阵子结构实现双极化的辐射单元，增益优势不够明显，且在宽频带全频带范围内的方向图离散特性较为明显，而采用两对正交半波阵子结构的双极化辐射单元方式能带来更高的单元增益，更好的方向图收敛特性，而越来越受到厂家的重视。毫无疑问，采用二对半波阵子实现的双极化辐射单元结构上相对前二者较为复杂，尤其790-960MHz低频段阵子体积大，重量劣势表现明显，给产品可靠性带来隐患，因此，在提高其辐射性能的同时，如何降低辐射单元的体积，降低重量，提高可靠性，保证产品的性能一致性，同时兼顾多频复合阵子使用时的性能成为挑战。在组阵时，一般是将多个不同的辐射单元组成阵列使用，如将多个宽频双极化天线辐射单元组合成阵列，或作为多频天线在所述辐射单元之间及辐射单元中设置高频振子，当所述辐射单元的阵子体积大，会遮蔽其外部高频振子，而对外部高频振子产生不良影响，当所述辐射单元内部结构过于靠近内嵌高频振子，造成阵子之间互耦增大。

如专利CN201134512Y和CN 102013560就是描述的这样一种由二对对称阵子组成的辐射单元形式，但其仍存在以下不足：

1、CN201134512Y阵子壁末端较粗的截面造成对称振子臂的末端重量过大，在运输和应用中由于振动会影响偶极子臂和平衡器连接的可靠性，甚至有断裂的风险。同样的，全部向下弯曲的加载段也没有经过减重处理，增加可靠性风险。

2、CN201134512Y平衡器直线连接对称阵子和环形底座，内置高频振子时，其平衡器臂过于靠近高频振子，造成较大的互耦影响。

3、CN 102013560虽然提到CN201134512Y的部分不足并做了相应的改进，但仍存在其不足，如阵子壁其采用采用加载段向内折弯的结构，其虽然使得对高频的耦合度有所降低，但是其向内折弯会对内部的高频振子方向图辐射形成一定程度的遮挡，影响辐射图效果。

4、CN 102013560其采用金属折线薄片作为辐射体，其意图提高可加工性和可靠性，但在实际运用中，其需要大量的外部塑料件来实现稳固，对性能一致性存在影响。

5、CN 102013560阵子单元臂的金属折线的形式导致电镀表面积增大，无疑会提高了阵子的加工成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有增益高，交叉极化特性好，辐射性能高度收敛，结构可靠性高，易加工生产的宽频双极化天线辐射单元。

本发明是这样实现的，一种宽频双极化天线辐射单元，包括一体成型的辐射体、两对平衡器及底盘；所述辐射体包括两对呈正交且对称设置的阵子；所述两对平衡器分别与所述两对阵子对应，每个所述阵子通过与其对应的所述平衡器与所述底盘相连；每个所述平衡器顶端具有馈电连接凸台；每个所述阵子包括由多段结构构成的两个偶极子臂，所述两个偶极子臂关于其对应的所述平衡器对称，每个偶极子臂包括位于其末段的加载段，所述加载段沿垂直于所述底盘平面的向上与向下的两个方向延伸。

具体地，每个所述偶极子臂还包括依次相连的长圆柱体段、折弯段、短圆柱体段、长方体结构段，所述长方体结构段的末端与所述加载段相连。

更具体地，所述加载段呈半圆筒形。

进一步地，所述长方体结构呈具有垂直于所述底盘平面的开口的叉形结构；所述加载段的半圆筒与所述叉形结构合围成框形结构。

进一步地，所述加载段具有垂直于所述底盘平面的通口，该通口与所述长方体结构的开口相连通。

具体地，所述长圆柱体段、折弯段和短圆柱体段横截面面积相同。