[发明专利]超宽带双极化辐射单元及阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及双极化辐射单元的技术领域，尤其涉及超宽带双极化辐射单元以及包括该辐射单元的阵列天线。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，多系统及多制式共存，对基站阵列天线的要求也越来越高，天线集成化、宽带化成为发展的趋势。在双极化定向基站阵列天线的常用频段内，DCS网络的工作频率为1710MHz～1800MHz；PCS的工作频率为1850MHz～1990MHz；UMTS的工作频率为1920MHz～2170MHz；而随着LTE和TD-LTE的发展，现实中需要有工作频率能完全覆盖1710MHz～2700MHz的超宽频天线（相对带宽44.9%），其能够包含以上所有的网络制式，满足基站天线宽带化及通用性的要求。

基站天线的使用不仅仅需要满足宽带化的要求，其辐射性能也同样重要。传统的20%带宽左右的基站天线，其水平半功率波束宽度基本在60°～70°之间，而超宽频天线由于其超宽的带宽特性，其频率过宽则会带来性能离散的问题，因此，必须采用一定的技术手段加以克服，尤其是水平半功率波束宽度必须控制在65±5°范围内。

目前，常用的双极化天线的辐射单元采用微带贴片单元、一对正交的半波振子和二对正交半波阵子等各种结构来实现。要实现宽带化，缝隙微带多层贴片天线可以做到，但其装配较为复杂，且对工具及工装要求极高，由于其结构复杂，振子性能的一致性难以保证，且在整个工作频带内，方向图离散特性较为明显；二对半波阵子结构实现的双极化辐射单元，其能带来收敛的方向图特性，但由于其结构的特殊性，难以实现超宽带特性；而采用一对正交的半波振子实现双极化辐射单元能很好的解决超宽带的带宽问题，但是难以解决方向图离散特性较为明显的问题，其需要通过辐射单元加载和反射板的特殊处理及一些寄生边界才能实现方向图收敛，结构复杂。

中国专利号为201110064485.7的专利揭露的双极化宽频辐射单元及阵列天线就是这样一种超宽带天线。但其存在以下不足：（1）振子馈电结构较为复杂，Γ型状的馈电片配合卡盘和塑料固定卡固定在辐射体和平衡-不平衡馈电连接器的相对位置，结构及装配都较为复杂，为保证振子性能一致性需付出更多的额外努力；（2）方向图的收敛效果不够明显，水平半功率波速宽度超出65±5°范围。

而本发明加载型超宽带双极化辐射单元不但满足天线超宽带的要求，配合其他一些技术手段更能很好的解决全频带内辐射性能离散的问题。本发明加载型超宽带双极化辐射单元及天线除解决以上所述辐射单元及天线的超宽带性能和辐射性能离散的问题外还具有交叉极化好，馈电结构简单，单元一体化压铸成型，性能一致性好，可靠性高，易于模块化装配等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供超宽带双极化辐射单元，旨在解决现有技术中的双极化辐射单元难以实现超带宽、方向图离散特性较为明显以及结构复杂的问题。

本发明是这样实现的，超宽带双极化辐射单元，包括呈+45°极化方向布置的第一偶极子、呈-45°极化方向布置的第二偶极子及平衡-不平衡连接器，所述第一偶极子包括两相对布置的第一半偶极子，所述第二偶极子包括两相对布置的第二半偶极子，所述第一半偶极子包括第一辐射板，所述第二半偶极子包括第二辐射板，所述平衡-不平衡连接器分别连接于两所述第一辐射板及两所述第二辐射板下端，所述第一辐射板呈两端收缩、中间两侧向外延伸形状，且中间呈镂空状，所述第二辐射板呈两端收缩、中间两侧向外延伸形状，且中间呈镂空状，两所述第一辐射板及两所述第二辐射板上端共同绝缘连接于加载片。

本发明还提供了阵列天线，包括反射板以及多个上述的辐射单元，多个所述辐射单元相间设于所述反射板上。

与现有技术相比，本发明提供的辐射单元，其第一辐射体及第二辐射体两端收缩，中间两侧向外延伸，且中间呈镂空，另外，第一辐射板及第二辐射板上端设有加载片，可以改变第一偶极子及第二偶极子的表面电流分布，这样可大大提高辐射单元的阻抗带宽，使得辐射单元的工作频率覆盖1710MHz～2700MHz范围，且加载片的使用可以盖上辐射单元辐射方向图的收敛性，另外，该辐射单元的结构也较为简单。

使用本发明的辐射单元的阵列天线，其满足超宽带的前提下，其方向图的收敛性也较好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的超宽带双极化辐射单元的爆炸立体示意图；

图2是本发明实施例提供的超宽带双极化辐射单元的部分立体示意图一；

图3是本发明实施例提供的超宽带双极化辐射单元的部分立体示意图二；

图4是本发明实施例提供的阵列天线的立体示意图；