[发明专利]一种差分馈电双极化振子组件、振子单元及振子天线

说明书

一种差分馈电双极化振子组件，包括辐射体和对辐射体差分双馈电的正交相连的一对巴伦支撑臂，辐射体包括正负45度正交的两对振子臂，两对振子臂的正交中心设有十字形短路片；巴伦支撑臂的正面沿中心镜像对称设有微带巴伦，镜像对称的微带巴伦形成一组差分双馈线，巴伦支撑臂的背面沿中心镜像对称设有接地金属层；振子臂和短路片分别支撑于巴伦支撑臂顶部，且振子臂与接地金属层连接，短路片与微带巴伦连接。对辐射体进行差分双馈电，使得振子臂表面上的电流分布更加趋于完全一致，方向图收敛性好，并获得了高隔离度、高交叉极化比，以及良好的阻抗带宽，另外通过每对差分馈线终端短路和两路极化的差分馈线交叉短路，使两路极化具有高度的相似性。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种适用于5G大规模阵列的差分馈电双极化振子组件、振子单元及振子天线。

背景技术

基站天线是移动通信系统中，用户终端与基站的空中电气桥梁，是整个天馈系统中最关键的部件，基站天线的质量直接影响通信质量。随着5G通信的发展，massive MIMO作为5G关键技术之一，大规模天线阵列将显著提高系统容量、通信速率和带宽。然而，采用大规模天线阵列，特别是在5G低频段(例如工信部拟定的3.3-3.6GHz，4.8-5GHz)，将会明显提高天线阵列的加工组装复杂度。

当前基站天线振子主要有两种形式实现，压铸振子和PCB振子，两者各有优缺点：压铸振子整体成型，一体化程度高，但用于大规模阵列时，天线阵列重量相对较大；PCB振子重量相对较轻，但在天线装配时需要的组装工序较多，天线性能一致性难以保证，生产成本相对较高。

此外，在射频电路层面，为了克服高频高速信号EM干扰的问题，通常采用差分对传输信号，因此天线跟射频前端需要通过采用平衡巴伦将双端口的差分信号转换成单馈信号，注入天线。显而易见的，由于增加了平衡巴伦，存在一个阻抗匹配的问题，造成能量损耗，不利于5G大规模天线和射频前端的系统集成。

另外，巴伦单馈产生如下电气性能问题：

1.巴伦转换的单馈信号，在双极化偶极子的两个振子臂上的电流分布，很难保证完全一致，因而导致方向图最大增益点歪斜，偏离法向。

2.现有的馈电方式包括直接馈电，耦合馈电两种。无论是哪种方式，在双极化振子的应用中，为避免短路，均会出现馈电巴伦在空间上立体交叉的问题，较常见的情况是馈电线一高一低，因此两路极化的阻抗匹配情况不一致，导致两路极化振子臂上的电流分布也不一致，最终导致两路极化的方向图场型不对称，两路极化的性能差异较大。

发明内容

本申请提供一种差分馈电双极化振子组件、振子单元及振子天线。

根据第一方面，一种实施例中提供一种差分馈电双极化振子组件，包括辐射体和对辐射体差分双馈电的正交相连的一对巴伦支撑臂，辐射体包括正负45度正交的两对振子臂，两对振子臂的正交中心设有十字形短路片；

巴伦支撑臂的正面沿中心镜像对称设有微带巴伦，镜像对称的微带巴伦形成一组差分双馈线，巴伦支撑臂的背面沿中心镜像对称设有接地金属层；

振子臂和短路片分别支撑于巴伦支撑臂顶部，且振子臂与接地金属层连接，短路片与微带巴伦连接。

一种实施例中，巴伦支撑臂的顶部设有凸台，凸台的正面和背面均设置有金属层，微带巴伦延伸至巴伦支撑臂的顶部并与凸台正面的金属层相连，接地金属层延伸至巴伦支撑臂的顶部并与凸台背面的金属层相连。

一种实施例中，振子臂靠近辐射体中心区域的一端设有用于凸台穿过的第一方槽，巴伦支撑臂通过凸台穿过第一方槽，凸台背面的金属层与振子臂焊接。

一种实施例中，短路片的末端开设有第二方槽，巴伦支撑臂通过凸台穿过第二方槽，凸台正面的金属层与短路片焊接。

一种实施例中，短路片与振子臂之间留有可调的窄缝隙。