[实用新型]超宽带高增益双极化全向天线

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种无线通信天线设备与技术，特别是涉及超宽带高增益双极化全向天线及其技术。

【背景技术】

全向天线是无线通信领域中的一种用途十分广泛的常用天线类型。然而，常见的全向天线一般为半波振子构造的单垂直极化天线。随着无线通信技术的演进，网络速度越来越快，迫切需要天线能够超宽带和MIMO化工作，以便提高数据传输率和频谱效率，从而提升系统容量。相比扇区化的定向天线，全向天线无法在方位面实现空间分集，故其频谱利用率较前者低。因此，在天线普遍MIMO化的背景下，全向天线的超宽带和双极化工作显得尤为必要。另外，考虑到基站的覆盖范围和工程造价，全向天线必须为高增益和高功率。再者，全向天线需要大量部署，还必须具有低互调、低成本、适合量产等特点。综上所述，在工程领域中，宽带宽、双极化、高增益、高效率、低成本、低互调、易生产的全向天线具有强烈的应用需求。但是，宽带高增益双极化全向天线产品仍不多见，主要原因归结如下：一、首先，与定向天线相比，全向天线的能量分布于360度方位面内，再加上应用需求、设计难度、尺寸限制等因素，增益G超过8dBi很困难；二、超宽带内无法保持一致的高增益，由于各阵元难以在超宽频带内满足幅相一致性条件。而且，随着增益增加，带宽将逐渐减小，即增益与带宽是一对矛盾；三、超宽带高增益水平极化全向天线设计难度大。常规宽带高增益全向振子阵列，通常选用直径较粗的金属管为辐射元，采用同轴电缆来构建馈电网络。这种方案可克服增益和带宽的矛盾，且功率容量大，但焊点多、互调差、尺寸大、成本高、量产困难。相比之下，PCB印制方案则具有低互调、高可靠性、低成本、适合批产等优点，但功率容量较低、阻抗带宽较窄，增益带宽更窄。鉴于上述优点，印制振子阵列已在无线领域尤其是终端设备上获得了广泛应用。若能解决大功率和带宽较窄的问题，印制振子阵列将成为全向基站天线的理想设计方案。综上所述，超宽带高增益双极化全向天线具有广阔的应用前景，但尚需突破诸多技术瓶颈，故仍是天线研究领域的重要方向。

【发明内容】

本实用新型旨在为蜂窝移动通信提供一种超宽带、高增益、双极化、全向性、低旁瓣、高交叉极化比、高效率，以及低互调、高可靠、结构简单、低成本、易生产的基站天线，并为低增益、窄频带的终端全向天线的设计和改进提供有益的参考方法。

为实现本实用新型目的，提供以下技术方案：

本实用新型提供一种超宽带高增益双极化全向天线，其包括V极化阵列和H极化阵列，该V极化阵列垂直放置，包括N个沿轴向间隔排列的两单元V极化子阵，该两单元V极化子阵包括两个轴向间隔排列的宽带V极化振子单元，该宽带V极化振子单元包括镜像设置的U形的上臂和下臂，并设置平行双导线馈线及连接同轴电缆进行馈电；该H极化阵列水平排布，包括N个沿中心轴向平行间隔分布的Alford环天线，间距与该V极化阵列的各宽带V极化振子单元间距一致，且该H极化阵列的阵元中心与该V极化阵列的各阵元中心位于同一平面但不重合，该Alford环天线包括M个绕圆心旋转镜像设置的宽带H极化振子单元，该宽带H极化振子单元包括两段对称设置在介质基板两面的圆弧振子，作为Alford环天线的上下两臂，并通过设置在圆心和圆弧振子之间的平行双导线馈线及连接同轴电缆进行馈电，其中N≥1，M≥1。

本实用新型超宽带高增益双极化全向天线获得优越效果，带宽显著增加，覆盖GSM900频段，增益明显提升，方向图带内一致性好，增益带宽与阻抗带宽几乎相等，理想全向性，低旁瓣，高交叉极化比，高效率，天馈系统一体化印制，低互调、高可靠性，功率承受高，设计简单，装配简便和低成本，是一种适用于全向基站的理想天线方案，适合批量生产，是取代常规全向天线的优选方案，而且对于低增益、窄频带的终端全向天线的设计和改进也是适用和有效的。

优选的，各两单元V极化子阵中心馈电点连接同轴电缆，通过馈电槽将各同轴电缆按照每两路合并为一路的层级方式，最终连接为一个端口输出；在Alford环天线上下两臂中心连接同轴电缆，该同轴电缆的内外导体分别与Alford环天线上下两臂相连，然后通过馈电槽将各同轴电缆按照每两路合并为一路的层级方式，最终连接为一个端口输出。

优选的，该V极化阵列包括两个沿轴向间隔排列的两单元V极化子阵，共四个宽带V极化振子单元，该H极化阵列包括四个沿中心轴向平行间隔分布的Alford环天线，间距与该V极化阵列的各宽带V极化振子单元间距一致，且该H极化阵列的Alford环天线中心与该V极化阵列的宽带V极化振子单元中心位于同一平面但不重合。