专利名称：双极化基站天线和基站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种TD-SCDMA系统或者TD-LTE系 统的双极化基站天线和基站。
背景技术：
TD-SCDMA系统作为由我国提出的第三代国际移动通信标准已经在我国得到大 范围的应用。目前，TD-SCDMA室外基站普遍采用了智能天线技术，其天线尺寸要比普 通的2G天线大两倍左右，因此，TD-SCDMA室外基站天线的宽频带化、小型化、高效 率性，成为当前TD-SCDMA室外基站天线的重要研究方向。双极化天线可将天线的辐 射面积几乎缩小一倍，可较好解决普通天线的辐射面积大、体积大、优化难度大、影响 城市景观等方面的问题。因此，如何使得双极化天线宽频带化、小型化、高效率性更是 研究中的重点。现有的双极化天线一般由成阵列排列的多个天馈单元构成，每个天馈单元一般 包括两个对称振子按照十字形结构排列固定在接地板上，对称振子又分别由辐射臂和 支撑板构成，对称振子上还要连接有用于馈电的带状线，等等。在现有的双极化天线 的结构中，一般十字形结构排列的对称振子所占辐射面积较大，对称振子的辐射臂距离 接地板的距离也较长，从而导致每个天馈单元的体积都比较大、频带比较窄，且结构复 杂、生产成本高。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种双极化基站天线和基站，以使得基站所具有的天线 具有频带宽、体积小、结构简单、生产成本低的优点。本实用新型实施例提供了一种双极化基站天线，包括形成阵列结构的多个天馈 单元，所述天馈单元包括底板；位于所述底板上方的主辐射单元，通过所述主辐射单元中心连接的第一金属杆 与所述底板电气连接；位于所述主辐射单元下方的多个副辐射单元，所述副辐射单元均勻设置在所述 主辐射单元四周且各个所述副辐射单元的部分表面被所述主辐射单元所覆盖；多条金属馈线，各条所述金属馈线的一端分别与对应的所述副辐射单元连接， 各条所述金属馈线的另一端分别连接至设置于所述底板上的馈电端口。如上所述的双极化基站天线，其中，所述主辐射单元为正八边形结构。如上所述的双极化基站天线，其中，所述副辐射单元为圆形结构或方形结构。如上所述的双极化基站天线，其中，所述金属馈线为柱形结构。如上所述的双极化基站天线，其中，所述第一金属杆为柱形结构。如上所述的双极化基站天线，其中，所述副辐射单元的个数为4个。如上所述的双极化基站天线，其中，所述天馈单元还包括第二金属杆和设置于所述主辐射单元上方的寄生单元；所述第二金属杆的一端与所述寄生单元中心连接， 所述第二金属杆的另一端与所述主辐射单元的中心连接。如上所述的双极化基站天线，其中，所述寄生单元为正四边形结构。如上所述的双极化基站天线，其中，所述第二金属杆与所述第一金属杆为一体 成型结构。本实用新型实施例还提供了一种基站，包括如上所述的双极化基站天线。由以上技术方案可知，通过主辐射单元和副辐射单元的空气耦合结构，以及金 属杆的支撑作用，使得本实用新型实施例的双极化基站天线和基站具有宽频带、结构简 单紧凑、生产成本低廉的优点。
图1为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的俯视结构示意 图；图2为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的正视结构示意 图；图3为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的另一俯视结构示 意图；图4为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第二实施例的俯视结构示意 图；图5为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第二实施例的正视结构示意 图；图6为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线的回波损耗曲线示意图；图7为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f = 2.4Ghz, phi = 0° 时的增益特性曲线图；图8为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f = 2.IGhz, phi = 0° 时的增益特性曲线图；图9为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f = l.SGhz, phi = 0° 时的增益特性曲线图；图10为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f=2.4Ghz，phi = 90° 时的增益特性曲线图；图11为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f=2.1Ghz，phi = 90° 时的增益特性曲线图；图12为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f= l.SGhz, phi = 90° 时的增益特性曲线图；图13为本实用新型实施例的两相邻的正八边形结构的主辐射单元和两相邻的正 四边形结构的主辐射单元间间距示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图1为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的俯视结构示意 图。图2为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的正视结构示意图。图 3为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第一实施例的另一俯视结构示意图。如图 1、图2和图3所示，其中，相同结构的附图标记采用相同的标号。该双极化基站天线 包括形成阵列结构的多个天馈单元1，每个天馈单元1包括底板11，该底板11可以为能 够支撑天线和馈线结构的正方形金属片结构，其上表面位于三维坐标系的水平面XY平面 上，中心对称点均位于三维坐标系的垂直轴Z轴上。各个天馈单元1还包括位于底板11上方的主辐射单元12，通过主辐射单元12中心连接的第一金属杆 13与底板11电气连接。具体地，为了结构紧凑，主辐射单元12可以位于底板11的正上 方，主辐射单元12所在平面平行于三维坐标系的XY平面，该主辐射单元12的中心位置 处有一个小通孔，通过该小通孔与第一金属杆13连接，该小通孔位于三维坐标系的Z轴 上。该主辐射单元12的形状可以调整，一般为规则的多边形结构，如图1所示，或者为 圆形结构，如图3所示。位于主辐射单元12下方的多个副辐射单元14，副辐射单元14均勻设置在主辐 射单元12四周且各个副辐射单元14的部分表面被主辐射单元12所覆盖。具体地，该副 辐射单元14所在平面平行于三维坐标系的XY平面，该副辐射单元14的中心位置均勻分 布在圆心位于三维坐标系的Z轴上的一个圆周上，且分别位于平行于XY平面的四个象限 上、相互对称；副辐射单元14的一部分表面可以被主辐射单元12所覆盖。该副辐射单 元14的形状也可以调整，可以是圆形结构的4个位于平行于XY平面的四个象限上、相 互对称的副辐射单元14，如图1所示，也可以是规则的多边形结构的4个位于平行于XY 平面的四个象限上、相互对称的副辐射单元14，如图3所示。如图2所示，该天馈单元1还包括多条金属馈线15，各条金属馈线15的一端分 别与对应的副辐射单元14连接，各条金属馈线15的另一端分别连接至设置于底板11上 的馈电端口(图中未示出)。优选地，各条金属馈线15的一端可以分别与对应的副辐射 单元14的中心位置相连接，且在图2中还可以看出，副辐射单元14与主辐射单元12不 接触，间隔一定的距离。其中，馈电端口通过金属馈线15将电信号传输至副辐射单元14后，由副辐射单 元14将该电信号转化的能量通过副辐射单元14和主辐射单元12间的空气耦合到主辐射 单元12，并由主辐射单元12向外界辐射产生的双极化电磁波。相反地，主辐射单元12 接收到双极化电磁波信号后，通过副辐射单元14、金属馈线15将转换后的电信号传递到 基站的其他处理模块中。其中，采用主辐射单元12和副辐射单元14结合的结构，空气耦 合可以形成一个宽频带阻抗变化器，从而提高主辐射单元12辐射的电磁波的频带宽度， 且由于空气介质损耗低，主辐射单元12辐射的电磁波的插损也小，另外，还可以增加辐 射的电磁波的带宽与方向性增益的乘积值。另外，由于该空气耦合的主辐射单元12和副辐射单元14的结构，该天馈单元1 的整体高度无需很高，就可以满足金属馈线15向主辐射单元12提供的电磁波的能量，该主辐射单元12至底板11的高度仅需3cm左右即可，从而使得每个天馈单元1的体积变另外，对主辐射单元12起支撑作用的第一金属杆13，由于使得主辐射单元12无 需其他支撑件来支撑，可以尽量缩小底板11的面积，因此，可以使得最终构成的天馈单 元1进一步小型化。该第一金属杆13位于三维坐标系的Z轴上，其可以很好地控制主辐 射单元12的辐射方向图关于该第一金属杆13对称；且，该第一金属杆13电气接地，提 供了主辐射单元12到底板11的直流回路，避免了天馈单元1的静电电荷积累，能够及时 放电，并提供了对抗电、雷击的能力。通过主辐射单元和副辐射单元的空气耦合结构，以及第一金属杆的支撑作用， 本实施例提供的双极化基站天线具有宽频带、结构简单紧凑、生产成本低廉的优点。图4为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第二实施例的俯视结构示意 图。图5为本实用新型双极化基站天线中的天馈单元第二实施例的正视结构示意图。如 图4和图5所示，该天馈单元4包括底板41、主辐射单元42、第一金属杆43、副辐射单 元44和金属馈线45，上述结构与双极化基站天线中的天馈单元第一实施例所描述的结构 的相同之处在此不再赘述，下面对本实施例的天馈单元与双极化基站天线中的天馈单元 第一实施例所描述的天馈单元的结构的不同之处进行详细阐述。其中，该天馈单元4中的主辐射单元42为正八边形结构，副辐射单元44为圆形 结构，金属馈线45为柱形结构(例如圆柱形结构)。该正八边形结构的主辐射单元42比 圆形结构的主辐射单元42辐射的电磁波的交叉极化隔离度要好，从得到的增益特性曲线 图可以看出正八边形结构的主辐射单元42的频带带宽，如图6 图12所示，其中，图6 为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线的回波损耗曲线示意图，图7为多个图4 所示的天馈单元构成双极化基站天线在f=2.4Ghz，phi = 0°时的增益特性曲线图，图8 为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f=2.1Ghz，phi = 0°时的增益特性曲 线图，图9为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f= l.SGhz，phi = 0°时的 增益特性曲线图，图10为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在f = 2.4Ghz, phi = 90°时的增益特性曲线图，图11为多个图4所示的天馈单元构成双极化基站天线在 f=2.1Ghz, phi = 90°时的增益特性曲线图，图12为多个图4所示的天馈单元构成双极 化基站天线在f= l.SGhz，phi = 90°时的增益特性曲线图。该正八边形结构的主辐射单元42构成的天馈单元4在进行阵列排布时，可以比 正四边形结构的主辐射单元42构成的天馈单元4阵列排布时更加紧密，可以实现密集天 线阵列。图13为本实用新型实施例的两相邻的正八边形结构的主辐射单元和两相邻的正 四边形结构的主辐射单元间间距示意图，如图13所示，两相邻的正八边形结构的主辐射 单元42和两相邻的正四边形结构的主辐射单元42间间距示意图，其中dl>d2，因此， 正八边形结构的主辐射单元42更加有利于实现密集天线阵列。另外，若采用正四边形结 构的主辐射单元42，还会使得金属馈线45网络尺寸变大，从而加大了天线阵列的体积， 增加了金属馈线45的馈电插损。该天馈单元4还可以包括第二金属杆46和设置于主辐射单元42上方的寄生单 元47，第二金属杆46的一端与寄生单元47中心连接，第二金属杆46的另一端与主辐射 单元42的中心连接，用于通过调节寄生单元47的形状、表面积以及和主辐射单元42间的距离，来抑制主辐射单元42产生的双极化电磁波之间的共模辐射，提高交叉极化隔离 度，从而进一步提高天馈单元的方向性增益、增加频率带宽。该寄生单元47可以为正四边形结构，如图4中所示。另外，第一金属杆43和 第二金属杆46可以为一体成型结构，并穿过主辐射单元42中心的小通孔。另外，还可以通过微调第一金属杆43和第二金属杆46的半径、形状、长度以及 主辐射单元42和寄生单元47间的间隔，从而微调天线频带带宽和方向性增益值，从而更 好地实现该天馈单元4的各项性能指标。本发明实施例还可以包括一种基站，该基站包括如上所述的双极化基站天线， 从而提高该基站对信号发送和接收的效果，并降低基站的建设成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各 实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1. 一种双极化基站天线，其特征在于，包括形成阵列结构的多个天馈单元，所述天 馈单元包括底板；位于所述底板上方的主辐射单元，通过所述主辐射单元中心连接的第一金属杆与所 述底板电气连接；位于所述主辐射单元下方的多个副辐射单元，所述副辐射单元均勻设置在所述主辐 射单元四周且各个所述副辐射单元的部分表面被所述主辐射单元所覆盖；多条金属馈线，各条所述金属馈线的一端分别与对应的所述副辐射单元连接，各条 所述金属馈线的另一端分别连接至设置于所述底板上的馈电端口。
2.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述主辐射单元为正八边形 结构。
3.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述副辐射单元为圆形结构 或方形结构。
4.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述金属馈线为柱形结构。
5.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述第一金属杆为柱形结构。
6.根据权利要求1所述的双极化基站天线，其特征在于，所述副辐射单元的个数为4个。
7.根据权利要求1-6任一所述的双极化基站天线，其特征在于，所述天馈单元还包 括第二金属杆和设置于所述主辐射单元上方的寄生单元；所述第二金属杆的一端与所 述寄生单元中心连接，所述第二金属杆的另一端与所述主辐射单元的中心连接。
8.根据权利要求7所述的双极化基站天线，其特征在于，所述寄生单元为正四边形结构。
9.根据权利要求7所述的双极化基站天线，其特征在于，所述第二金属杆与所述第一 金属杆为一体成型结构。
10.—种基站，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双极化基站天线。
专利摘要本实用新型实施例涉及一种双极化基站天线和基站。双极化基站天线包括形成阵列结构的多个天馈单元，所述天馈单元包括底板；位于底板上方的主辐射单元，通过主辐射单元中心连接的第一金属杆与底板电气连接；位于主辐射单元下方的多个副辐射单元，副辐射单元均匀设置在主辐射单元四周且各个副辐射单元的部分表面被主辐射单元所覆盖；多条金属馈线，各条金属馈线的一端分别与对应的副辐射单元连接，各条金属馈线的另一端分别连接至设置于底板上的馈电端口。通过主辐射单元和副辐射单元的空气耦合结构，以及金属杆的支撑作用，使得本实用新型实施例的双极化基站天线和基站具有宽频带、结构简单紧凑、生产成本低廉的优点。
文档编号H01Q1/36GK201797047SQ20102017843
公开日2011年4月13日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者侯庆斌, 彭宏利, 王高虎, 陆晓峰, 黄建波 申请人:华为技术有限公司