一种宽频带天线辐射单元及其天线辐射系统技术方案

宽频带天线辐射单元，其包括：一组辐射振子单元，其包括两个以辐射单元中心轴对称正交分布的第一辐射振子单元振子臂和第二辐射振子单元振子臂，由第一辐射振子单元振子臂上弯折延伸出一馈电臂；一平衡器，设置于所述辐射振子单元下方，其包括两根相互平行的支撑臂和基座，通过所述支撑臂和辐射振子单元振子臂相连接，通过所述基座将所述宽频带天线辐射单元安装于导电基板上。本实用新型专利技术宽频带天线辐射单元具有带宽宽、辐射效率高、无源互调优良的特点，同时，四个单极化单元组合为双极化振子辐射系统后其具有隔离度高，交叉极化鉴别率高、波束宽度随频率变化的离散性小等特点，可作为单独的天线使用，更多的是作为阵列天线的组阵单元。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及天线领域，特别是涉及一种宽频带天线辐射单元及其天线辐射系 统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，通信技术进步也是一日千里，目前我国开始大规模建 设3G网络，但这并不意味着2G网络立刻退出历史舞台，例如中国最大移动运营商-中国 移动，一边紧锣密鼓的布置TD网络，一边加大对2G网络的优化工作，如基站的改造、基站的 增加、网络覆盖和网络参数的优化以及针对2G开展的新业务等。为了满足网络优化，对天线的水平面波束宽度的精度要求也越来越高，垂直面方 向图也需要普遍地采用波瓣赋形技术，实现上侧副瓣的抑制和下侧零点的填充，以获得更 可靠的数据通信质量。同时，为了解决多径衰落等问题，基站天线采用极化分集技术，大大 提高了移动通信质量。然而，现有技术中，常规的对称振子辐射单元或微带辐射单元组成的士45°双极 化基站天线，其高交叉极化鉴别率的相对工作频段不足10%，影响+45°天线和-45°天线 的相关性，从而影响天线在宽频带工作时的分集效果；交叉极化鉴别率指标同时影响着端 口之间的隔离度；再有对称振子辐射单元的水平面半功率波束宽度较宽，降低了天线的增 益，增加了边界区的切换次数，降低了网络的通信质量；再有一股的对称振子的工作频段宽 度约为13%左右，对于微带辐射单元的天线，其频段宽度更窄，在10%以下。另外，基站天线收发系统中，无源互调(Passive Intermodulation)是关系到天线 性能的关键指标之一，当多个信号通过非线性器件或非线性系统传输时，输出就会产生互 调产物，随着输入功率的增大，产生的无源互调干扰就越严重。在收发共用天线系统中。如 果干扰信号落入了接收通道，就会影响天线的G/T的值，轻者干扰天线接收系统正常工作， 严重时导致天线失效。在现有技术中，人们设计天线往往过多关注辐射性能及电路特性的实现，对于如 何从天线设计方面降低无源互调的技术研究，显然还是远远不够。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种带宽宽、辐射效率高、无源互调优良的宽频带天 线辐射单元。本技术提供了一种宽频带天线辐射单元，其包括一组辐射振子单元，其包括两个以辐射单元中心轴对称正交分布的第一辐射振子 单元振子臂和第二辐射振子单元振子臂，由第一辐射振子单元振子臂上弯折延伸出一馈电 臂；一平衡器，设置于所述辐射振子单元下方，其包括两根相互平行的支撑臂和基座， 通过所述支撑臂和辐射振子单元振子臂相连接，通过所述基座将所述宽频带天线辐射单元安装于导电基板上。本技术中，还提供了一种天线辐射系统，所述天线辐射系统包括若干个宽频 带天线辐射单元。所述辐射单元为单极化天线阵列辐射单元、双极化天线阵列辐射单元或 双频双极化天线阵列辐射单元。与现有技术相比，本实用宽频带天线辐射单元具有带宽宽、辐射效率高、无源互调 优良的特点，同时，四个单极化单元组合为双极化振子辐射系统后其具有隔离度高，交叉极 化鉴别率高、波束宽度随频率变化的离散性小等特点，可作为单独的天线使用，更多的是作 为阵列天线的组阵单元。辐射特性参数由单元特性、天线阵的单元数、天线的边界条件共同 确定，通过它们适当的组合，能够获得良好的电气性能和辐射性能。上述优点可通过以下技 术方案实现1.带宽宽通过增加振子臂的宽度以及通过延展振子臂的长度，可有效的增大振 子臂表面电流行程，以有助于拓宽带宽；2.辐射效率高该辐射单元属半波振子范畴，经过尺寸合适的设计可使得馈电端 口与馈电电缆很好的匹配，有利于辐射能量最大化辐射出去，故具有辐射效率高的特点；3.无源互调优良无源互调产生的一个主要方面就是金属与金属之间的互联，本 辐射单元馈电端口铆接金属柱，用于焊接馈电电缆，馈电端口与金属紧密连接，有利于控制 无源互调指标；4.隔离度高四个单极化单元组合为双极化辐射振子，通过向下弯折的加载线， 在保证振子谐振长度(半波长)的情况下，有效的减小了双极化辐射单元的投影面积，及 士45°两个极化振子的间隙得到扩展，以利于实现两个极化的高隔离指标；5.交叉极化鉴别率高组合为双极化辐射单元，该振子仍为线天线范畴，故交叉 极化电平较弱，易于实现高交叉极化鉴别率指标。6.波束宽度随频率变化的离散性小该指标描述的是天线水平面半功率波束宽 度收敛性，对于65°基站天线，行标要求65士6°，该指标的实现一股通过辐射单元和辐射 边界条件(例如底板形状)两个约束来实现，该辐射单元在附图中的组阵后可以实现较高 的波束收敛性，实测指标65士4°，故波束宽度随频率变化的离散性小。附图说明图1为本实用宽频带天线辐射单元的结构示意图；图2为本技术双极化天线阵列辐射系统的结构示意图；图3为本技术水平面90°单极化天线阵列辐射系统的结构示意图；图4为本技术水平面65°单极化天线阵列辐射系统的结构示意图；图5为本技术水平面65°双极化天线阵列辐射系统的结构示意图；图6为本技术水平面65°双频双极化天线阵列辐射系统的结构示意图。具体实施方式参照图1所示，本技术提供了一种宽频带天线辐射单元100，其包括一组辐 射振子单元1和一平衡器2，两者可一体成型或可拆卸地组装在一起。其中，所述辐射振子 单元1包括两个以辐射单元中心轴对称正交分布的第一辐射振子单元振子臂10和第二辐射振子单元振子臂11，所述第一辐射振子单元振子臂10和第二辐射振子单元振子臂11呈 一条直线，通过增加振子臂10、11宽度以及通过延展振子臂的长度，可有效的增大振子臂 表面电流行程，该措施有助于拓宽带宽。所述平衡器2设置于所述辐射振子单元1的下方，以起支撑作用，呈“U”型，其高度约为中心工作频率的四分之一波长，包括两根相互平行 且互不电连接的支撑臂20和基座22，所述支撑臂20与基座22 —体成型，通过所述两根支 撑臂20分别与第一辐射振子单元振子臂10和第二辐射振子单元振子臂11相连接，通过所 述基座22将所述宽频带天线辐射单元100安装于导电基板上。所述平衡器2不仅起到平 衡和支撑辐射振子单元的作用，还可作为从不平衡的同轴线馈电到平衡的对称振子馈电变 换，同时实现对环状辐射单元的物理结构支撑。其中，所述基座22包括两底臂220和底板222，所述底臂220的一端与所述支撑 臂20相连接，所述底板222的宽度大于所述两支撑臂20之间的间距，这样，使得整个宽频 带天线辐射单元100能平稳地立在导电基板3上。所述基座22通过铆接或螺锁安装于导 电基板3上。所述辐射振子单元1进一步包括加载线102，其分别由辐射振子单元振子臂的末 端向下或向上弯折延伸，所述加载线102与辐射振子单元振子臂呈任意角度。在本实施例 中，所述加载线102，由辐射振子单元振子臂的末端向下弯折延伸，其与辐射振子单元振子 臂的夹角为0° -180°。这样，可延长了辐射电流的电长度，减少了辐射单元轴向正投影 面积，利用该辐射单元组阵，可大大减小单元间的互耦，提高组阵天线的辐射特性和电路特 性。由所述第一辐射振子单元振子臂10延伸出一馈电臂103，所述馈电臂103上设有 第一馈电端口 103a，第二辐射振子单元振子臂11上设有第二馈电端口 103b。所述馈电端 口 103a和103b上铆接金属柱，优选铜柱，用于焊接馈电电缆，馈电端口与金属柱紧密连接， 有利于控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频带天线辐射单元，其特征在于包括：一组辐射振子单元，其包括两个以辐射单元中心轴对称正交分布的第一辐射振子单元振子臂和第二辐射振子单元振子臂，由第一辐射振子单元振子臂上弯折延伸出一馈电臂；一平衡器，设置于所述辐射振子单元下方，其包括两根相互平行的支撑臂和基座，通过所述支撑臂和辐射振子单元振子臂相连接，通过所述基座将所述宽频带天线辐射单元安装于导电基板上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培涛，孙善球，邱建源，王强，
申请(专利权)人：京信通信系统中国有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]