CN102097677A - 天线振子、天线单元及天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种天线振子、天线单元及天线，属通信技术领域。该天线振子包括：两对振子，每对振子由两个框形振子构成，各框形振子上设有开口，各框形振子内均设置一个线振子，所述线振子一端与所在框形振子的开口相对并保持一定距离，所述线振子另一端与所在框形振子的开口的相对端的本体电性连接；每对振子的两个框形振子通过各框形振子内电性连接线振子的部位固定连接；所述两对振子通过每对振子的框形振子内固定线振子的部位相互连接。该天线振子可缩小振子的水平面波束宽度，使利用该天线振子制成的天线单元只需要与较小的反射板配合就能形成需要的波束宽度，使制成的天线小型化。

Description

天线振子、天线单元及天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线振子、天线单元及天线。

背景技术

天线是移动通信系统中的一个能量转换装置，一般与基站配套使用，基站的移动台发射的电磁波信号经过天线转换成电信号，供基站处理；反向地，基站将电信号通过天线转换成电磁信号在自由空间中进行传播，移动台可以随机接收，从而实现通信系统的双向通信。随着运营商网络的发展，越来越多的天线需要共站址安装，大量的天线需要安装在一个铁塔或抱杆上，若天线较大则占用安装空间较大，给运营商选择站址的位置造成困难，提升运营成本。另一方面天线体积较大，也提高了天线制造的物料成本、及天线运输的成本。

目前移动通信中，定向天线使用较多的是水平面波束宽度65度的情形。半波振子的波束宽度为78度，通过反射板可以将波束宽度约束在65度左右，但存在一个明显的问题是反射板的宽度和高度都将很大，从而造成天线的体积较大。目前业界通过优化改良半波振子实现较窄的波束，进而减小反射板的宽度和高度来达到缩小天线的目的。

图1为现有技术提供的一种天线单元，它是利用方框振子1形成振子面，用一个圆柱2对方框振子1进行馈电，圆柱2用螺钉固定在天线单元的支撑巴伦3上。

从上述对现有天线单元的介绍中，发现现有技术至少存在以下问题：由于天线单元的半波振子本身的输入阻抗为75欧，输出阻抗为50欧姆，因此需要在巴伦上增加阻抗匹配的部分，而一个阻抗匹配段是四分之一个波长，因此也决定了半波振子天线的高度必须满足四分之一波长才能达到阻抗匹配。进而导致了天线的厚度仍然很厚，另外由于振子上电流集中，只能在反射板的较小区域内激励起感应电流，而造成波束宽度较宽，而为了达到要求的波束宽度，只能通过增加反射板宽度来实现。因此，由这两个原因也造成了现有的半波振子天线单元的厚度较高，且与之配合的反射板的宽度较宽，导致天线的体积较大。

发明内容

本发明实施例提供一种天线单元、天线振子及天线，不但可保持天线的体积较小，且可保证天线的性能。

本发明实施例还提供一种天线振子，用在上述的天线单元中，包括：

两对振子，每对振子由两个框形振子构成，各框形振子上设有开口，各框形振子内均设置一个线振子，所述线振子一端与所在框形振子的开口相对并保持一定距离，所述线振子另一端与所在框形振子的开口的相对端的本体电性连接；每对振子的两个框形振子通过各框形振子内电性连接线振子的部位固定连接；所述两对振子通过每对振子的框形振子内固定线振子的部位相互连接。

本发明实施例还提供一种天线单元，包括：

天线振子和巴伦；所述天线振子采用上述权利要求1～7任一项所述的天线振子；

所述天线振子设置在巴伦上，通过巴伦上设置的馈电部件使所述天线振子的两对振子电性连接。

本发明实施例进一步提供一种天线，包括：

天线单元、反射板、天线罩和馈电系统；其中，所述天线单元采用上述的天线单元；

所述天线单元设置在所述反射板上，所述天线单元与反射板均设置在天线罩内，所述天线单元的天线振子与天线罩外的所述馈电系统电性连接。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将两对框形振子组合，并在每个框形振子内设置一线振子，两对框形振子与各自的线振子电性连接后形成天线振子，这种结构的天线振子改变了输入阻抗，因此在制成天线单元后阻抗匹配过程中，不需要使巴伦上的阻抗匹配段达到四分之一长个波长即可实现阻抗匹配，可减小利用该天线振子的天线单元的厚度；另外由于天线振子面(方框振子+线振子)较大，振子上的电流相对分散，在反射板上能激励起较均匀的电流，可以将波束宽度变窄，因此由该天线振子构成的天线单元只需要与较小宽度的反射板配合即能达到天线对性能的要求。利用由该天线振子构成的天线单元制成的天线相比现有的普通半波振子天线可减小25％的截面积，达到了天线小型化的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术提供的天线单元的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的天线振子的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的天线振子的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的天线振子的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种天线振子的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种天线振子的结构示意图；

图7为本发明实施例四提供的天线单元的结构示意图；

图8为图7中天线单元的侧视示意图；

图9为本发明实施例五提供的天线单元的结构示意图；

图10为本发明实施例六提供的天线单元的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种天线单元的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种天线单元的结构示意图；

图13为本发明实施例七提供的天线的结构示意图；

图14为本发明实施例七提供的天线的侧视结构示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例一提供一种天线振子，可用在天线单元中，如图2所示，该天线振子包括两对振子，每对振子由两个框形振子21构成，框形振子可采用正方形结构、长方形结构、多边形结构、椭圆形结构、圆形结构等各种结构形式，框形振子21上设有开口211，如图2中所示框形振子采用的是正方形的方框振子，则开口设置在该方框振子的一角端部位；框形振子21内设有一个线振子31，线振子31可与所在的框形振子21处于同一平面，线振子可为实体结构，或者为框架结构，本实施例图8中的线振子31采用的直线形柱状结构振子，线振子31一端311与框形振子21角端部位的开口211相对并保持一定距离，线振子31另一端312与框形振子21相对于其开口211的相对端的框形振子21本体电性连接(图2中所示为方框振子，则与线振子电性连接的部位是方框振子开口所在角端部位的对角，即线振子31设置在框形振子21的开口211的角端部位所在的对角线上)。

在上述天线振子中，构成天线振子两对振子中，每对振子的两个框形振子与各框形振子内设置的线振子可以为一体结构，只要保证线振子固定在稳各自的框形振子上并实现两者电性连接即可，再将两对振子组装成整体的天线振子，这样可保证每对振子的精度及性能。也可以两对振子为一体结构来构成天线振子，并将每对振子的各框形振子和各框形振子内设置的线振子也制成一体结构，这样便形成一体结构的具有四个框形振子的天线振子，这种一体式结构可有效保证整个天线振子的尺寸精度，进而保证利用该天线振子的天线单元的性能，也方便该天线振子的制造。

可以知道，天线振子也可采用组装结构，但会因天线振子尺寸精度不够准确，对利用该天线振子制成的天线的性能造成一定影响。

本实施例中给出的天线振子，由于两对振子中，每对振子均由两个框形振子构成，并在各框形振子内均设置一线振子，这种结构的天线振子改变了输入阻抗，因此在制成天线单元后阻抗匹配过程中，不需要使巴伦上的阻抗匹配段达到四分之一长个波长即可实现阻抗匹配，可减小利用该天线振子的天线单元的厚度；另外由于天线振子面(方框振子+线振子)较大，振子上的电流相对分散，在反射板上能激励起较均匀的电流，可以将波束宽度变窄，因此由该天线振子构成的天线单元只需要与较小宽度的反射板配合即能达到天线对性能的要求。利用由该天线振子构成的天线单元制成的天线相比现有的普通半波振子天线可减小25％的截面积，达到了天线小型化的目的。

实施例二

本实施例二提供一种天线振子，可用在天线单元中，该天线振子与实施例一中给出的天线振子的结构基本相同，该天线振子也包括两对振子，每对振子由两个框形振子21构成，并在各框形振子21内设置一个线振子，线振子也设置在框形振子21的开口211的角端部位所在的对角线上，与实施例一给出的天线振子不同的是，框形振子21内设置的线振子采用的是两个或两个以上的直条状振子将一端呈一定夹角连接后形成的振子对，该振子对安装在框形振子21内，并沿框形振子的对角线对称；如图3所示，以两个直条状振子连接成V型线振子对41为例进行说明，V型线振子41的开口端411与框形振子21角端部位的开口211相对并保持一定距离；V型线振子41的另一端412与框形振子21内相对于其开口211的角端部位212电性连接。

本实施例中的天线振子也可以缩小振子的水平面波束宽度，采用该振子制成的天线单元只需要较小宽度的反射板就能形成需要的波束宽度，也达到既保证天线的性能，又使天线小型化的目的。

实施例三

本实施例三提供一种天线振子，可用在天线单元中，该天线振子与实施例一、二中给出的天线振子的结构基本相同，该天线振子也包括由四个框形振子构成的两对振子，并在各框形振子内设置一个线振子，线振子也设置在框形振子的开口的角端部位所在的对角线上，与实施例一、二中给出的天线振子不同的是，框形振子内的线振子采用的是四边形或多边形结构的振子。如图4所示，以四边形线振子为例进行说明，四边形线振子51沿框形振子的对角线对称设置在框形振子21内，四边形线振子51一端与框形振子21角端部位的开口211相对并保持一定距离；四边形线振子51另一端与框形振子21内相对于其开口211的角端部位212电性连接。这种结构的天线振子也可以缩小振子的水平面波束宽度，使采用该振子形成的天线单元只需要与较小的反射板配合就能形成需要的波束宽度，达到既保证最后制成天线的性能，又可使天线小型化。

可以知道，上述实施例四至六的各天线振子实施例中，构成天线振子的各框形振子不仅可采用方框形，还可以采用其它结构，如：长方形结构、多边形结构、椭圆形结构、圆形结构等。

框形振子内的线振子还可以采用其它结构，如可采用图5所示的圆形线振子61；图6所示的椭圆形线振子71；或蝶形线振子(图中未示出)等，只要该线振子设置在框形振子内的对角线上，并使线振子沿框形振子的对角线对称，与框形振子配合缩小振子的水平面波束宽度即可，不因线振子的具体结构形式对本发明的天线振子造成限定。

实施例四

本实施例四提供一种天线单元，可用在天线中，用于发射或接收电磁波信号，如图7、8所示，该天线单元包括：

天线振子和巴伦；其中，天线振子可采用上述实施例一至三中给出的天线振子，该天线包括两对振子，每对振子包括两个结构基本相同的框形振子21，各框形振子21上设有开口211，若为方框振子则开口211设置在方框振子的一个角端部位，框形振子21内设有一个线振子31，线振子31可与所在的框形振子21处于同一平面，线振子可为实体结构，或者为框架结构，如图2中所示的线振子31采用的是直线的柱状结构振子，线振子31一端311与框形振子21的开口211相对并保持一定距离，使框形振子21的开口211与线振子31的末端构成一个三角形，线振子31另一端与框形振子21内相对于开口211的相对端的本体部212电性连接(图7中所示为方框振子，则与线振子电性连接的部位是方框振子开口所在角端部位的对角，即线振子31设置在框形振子21的开口211的角端部位所在的对角线上)；在框形振子内用于电性连接线振子的角端部位处还设有固定安装孔。

每对振子的两个框形振子通过各框形振子内电性连接线振子的部位固定连接；两对振子通过每对振子的各框形振子用于固定其内线振子的部位固定连接(图7中所示为方框振子，则两对方框振子通过连接各自线振子的角端部位固定连接)，连接后的框形振子通过它们之间相互连接的部位设置在巴伦22上，即通过各框形振子角端部位设置的固定安装孔与螺栓24配合固定安装在巴伦22上，通过巴伦22上设置的馈电部件23使两对振子电性连接。巴伦22内还设有阻抗匹配部件，一般为利用导电材料制成的片状馈电板，该阻抗匹配部件与所述天线振子电性连接，用于实现天线振子与天线的馈电系统的阻抗匹配。

实际中，上述天线单元中，若天线振子的框形振子采用方框振子，则每个方框振子的每条边长可设为该天线单元接收或发射电磁波信号波长的0.2～0.4倍，一般方框振子的每条边长最好采用接收或发射电磁波信号波长的0.25倍。

上述天线单元中，构成天线振子的两对振子中，每对天线振子的各框形振子与该框形振子内设置的线振子可以为一体结构，再将两对振子组装成整体的天线振子。这样可保证每对振子的精度，进而保证天线振子的性能，也方便每对振子的制造；也可以将两对振子的各框形振子和各框形振子内设置的线振子均制成一体结构，即四个框形振子形成的两对振子均为一个整体的结构，这样可有效保证了天线振子的尺寸精度，进而保证天线单元的性能，也更方便天线振子的整体制造。

本实施例中给出的天线单元，由于其采用的天线振子为框形振子，并在各框形振子内设置一线振子，四个框形振子与各自的线振子电性连接后形成具有两对振子的天线单元，这种结构的天线振子改变了输入阻抗，因此在制成天线单元后阻抗匹配过程中，不需要使巴伦上的阻抗匹配段达到四分之一长个波长即可实现阻抗匹配，减小了利用该天线振子制成的天线单元的厚度；另外由于天线振子面(方框振子+线振子)较大，振子上的电流相对分散，在反射板上能激励起较均匀的电流，可以将波束宽度变窄，因此由该天线振子构成的天线单元只需要与较小宽度的反射板配合即能达到天线对性能的要求。利用由该天线振子构成的天线单元制成的天线相比现有的普通半波振子天线可减小25％的截面积，达到了天线小型化的目的。并且这种结构的天线单元通过固定在巴伦上的馈电部件使各框形振子电性连接，使天线单元的馈电部分结构简单，不但降低成本也便于安装，克服了现有的天线单元存在天线馈电部分较复杂的缺点。

实施例五

本实施例五提供一种天线单元，可用在天线中，如图9所示，该天线单元与上述实施例四中给出的天线单元的结构基本相同，不同的是各天线振子的框形振子内设置的线振子采用的两个或两个以上直条状振子一端呈一定角度连接形成的振子对，将该线振子的开口端与框形振子角端部位的开口相对并保持一定距离；线振子的另一端与框形振子内相对于其开口的角端部位电性连接。

如图9中所示，以两个直条状振子一端呈一定角度连接形成的V型线振子41为例进行说明，V型线振子41的开口端411与框形振子21角端部位的开口211相对并保持一定距离；V型线振子41的另一端与框形振子21内相对于其开口211的角端部位212电性连接。

本实施例给出的天线单元的其它结构及各部件连接与上述实施例四给出的天线单元基本相同，在此不再重复说明。这种结构的天线单元，由于天线振子采用框形振子，并在框形振子内设置线振子，使天线振子可以缩小振子的水平面波束宽度，利用该天线单元制成的天线只需要较小宽度的反射板就能形成需要的波束宽度，既保证了天线的性能，又可达到天线小型化的目的。

实施例六

本实施例六提供一种天线单元，与上述实施例四、五中给出的天线单元的结构基本相同，该天线单元可用于制作天线，与上述两实施例不同的是，在该天线单元的天线振子的框形振子内设置的线振子采用的是四边形或多边形结构；如图10所示，以四边形线振子51为例进行说明，该四边形线振子51设置在框形振子21内中间部位，是一种沿框形振子21对角线对称的四连形结构，四边形线振子51一端511与框形振子21角端部位的开口211相对并保持一定距离；四边形线振子51另一端与框形振子21内相对于其开口211的角端部位212电性连接。该天线振子也可以缩小振子的水平面波束宽度，使采用该振子形成的天线单元只需要较小的反射板就能形成需要的波束宽度，既保证天线的性能，又可使天线小型化。

可以知道，上述各天线单元实施例中，天线振子的每对振子的框形振子不只可采用方框形，还可以采用其它结构，如：长方形结构、多边形结构、椭圆形结构、圆形结构等。

框形振子内的线振子也可以采用其它结构，如可采用图11所示的圆形线振子61；采用图12所示的椭圆形线振子71；及采用蝶形线振子(图中未示出)等，只要该线振子设置在框形振子内开口所在的对角线上，并使线振子沿框形振子的对角线对称，与框形振子配合缩小振子的水平面波束宽度即可，而不因线振子的具体结构形式对本发明造成限定。

实施例七

本实施例七提供一种天线，图13、14所示，该天线包括：天线单元201、反射板202、天线罩和馈电系统(天线罩和馈电系统图中未示出)；其中，所述天线单元201采用上述实施例一至三中给出的天线单元；其中，所述的天线单元201设置在所述反射板202上，所述天线单元201与反射板202均设置在天线罩内，所述天线单元201的天线振子与天线罩外的所述馈电系统电性连接。实际中，由多个天线单元设置在一个反射板上，再设置在天线罩内形成天线。

本实施例中的天线，由于其天线单元中的天线振子由两对振子构成，每对振子由两个框形振子构成，并在各框形振子内设置一线振子，这种结构的天线振子可以缩小振子的水平面波束宽度，使得天线单元体积较小，从而可使利用该天线单元制成的天线体积较小，相比现有的普通半波振子天线可减小25％的截面积。与基站配套使用时，使得基站的同一铁塔上可以设置更多的天线，可降低基站的建设成本。

综上所述，本发明实施例中提供的天线单元制成的天线，可以采用较小的反射板高度和宽度实现65度波束宽度，且性能与十字振子天线相当。同时由于该天线单元中的天线振子也可以采用顶部馈电，这样可将馈电系统移到反射板的正面来，从而减小制成天线的厚度，还可以实现半罩中馈技术。使用该天线单元制成的天线比半波振子天线可减小25％的截面积。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种天线振子，其特征在于，包括：

两对振子，每对振子由两个框形振子构成，各框形振子上设有开口，各框形振子内均设置一个线振子，所述线振子一端与所在框形振子的开口相对并保持一定距离，所述线振子另一端与所在框形振子的开口的相对端的本体电性连接；每对振子的两个框形振子通过各框形振子内电性连接线振子的部位固定连接；所述两对振子通过每对振子的框形振子内固定线振子的部位相互连接。

2.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述框形振子为正方形结构、长方形结构、多边形结构、椭圆形结构、圆形结构中的任一种。

3.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述框形振子与该框形振子内设置的所述线振子处于同一平面。

4.根据权利要求1～3任一项所述的天线振子，其特征在于，所述线振子包括：圆形线振子、椭圆形线振子、振子对、蝶形振子中的任一种。

5.根据权利要求1～3任一项所述的天线振子，其特征在于，所述每对振子的两个框形振子和各框形振子内设置的线振子均为一体结构。

6.根据权利要求1～3任一项所述的天线振子，其特征在于，所述两对振子为一体结构，每对振子的各框形振子和各框形振子内设置的线振子也为一体结构。

7.根据权利要求1～3任一项所述的天线振子，其特征在于，所述线振子为实体结构；或者，所述线振子为框架结构。

8.一种天线单元，其特征在于，包括：

天线振子和巴伦；所述天线振子采用上述权利要求1～7任一项所述的天线振子；

所述天线振子设置在巴伦上，通过巴伦上设置的馈电部件使所述天线振子的两对振子电性连接。

9.根据权利要求8所述的天线单元，其特征在于，所述天线振子通过两对振子之间相互连接的部位设置在巴伦上。

10.根据权利要求8所述的天线单元，其特征在于，所述巴伦内设有阻抗匹配部件，所述阻抗匹配部件与所述天线振子电性连接。

11.根据权利要求10所述的天线单元，其特征在于，所述阻抗匹配部件为导电材料制成的片状馈电板。

12.一种天线，其特征在于，包括：

天线单元、反射板、天线罩和馈电系统；其中，所述天线单元采用权利要求8～11任一项所述的天线单元；

所述天线单元设置在所述反射板上，所述天线单元与反射板均设置在天线罩内，所述天线单元的天线振子与天线罩外的所述馈电系统电性连接。

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