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Abstract

本发明提出一种辐射单元，包括两组正交的半波振子以及馈电支撑装置，其特征在于：所述半波振子包括与馈电支撑装置连接的振子臂，所述振子臂自由端向下弯折形成空间加载段，所述空间加载段向下弯折角度范围是30度至90度。同时，还提出该辐射单元组成的一种天线阵列，包括反射板及若干辐射单元,其特征在于：所述辐射单元包括高频辐射单元与低频辐射单元，各辐射单元沿所述反射板的对称中心线布置，相邻两个低频辐射单元之间至少包括两个高频辐射单元。本发明既能有效减小辐射单元口面尺寸，又可在组阵中改善天线的异频隔离度、方向图辐射特性等电气性能。

Description

一种辐射单元及对应的天线阵列
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种辐射单元以及对应的天线阵列
背景技术
随着移动通信技术的迅猛发展，各大移动通信设备商及运营商，特别是一些欧洲国家的，对天线的电气性能指标及天线尺寸等要求越来越严格。与传统单频天线相比，双频天线具有减少天线数量，对站址要求低，可节省基站建设的投资等优点，有很高的使用价值和性能优势，因此得到广泛的应用。
现有技术方案中，双频天线可通过共用辐射单元实现，但为了实现独立的天线下倾角，通常会要求每个频段间采用独立的馈电网络，与此同时还需要在每个辐射单元设置滤波及功分器件。这不仅增加天线的成本，而且还增加天线的损耗，最终导致天线的辐射效率降低。
作为上述方案的改进，双频天线设计采用独立的辐射振子及独立的馈电网络，即两个不同频段间设置独立阵列。具体包括如下方式：
1、肩并肩的阵列方式，即高频辐射单元阵列与低频辐射单元阵列肩并肩并排布局。这种设计的水平面方向图存在固有的不对称性，难以纠正，而且天线的尺寸偏大，难以实现天线的小型化。同时，此类天线一般都存在波束指向偏斜，天线电下倾后天线Tracking（监听）恶化等问题。
2、共轴的阵列方式，即将高频辐射单元与低频辐射单元上下叠置。这种设计在排列上大大缩减了整个天线的宽度尺寸，但同时存在以下问题：A、高低频振子间的间距较近，两者互相形成辐射边界而引起高低频方向图的恶化；B、相邻的高频振子不在同一高度，使得高低阵子间存在一定的相位差，从而导致辐射阵列的副瓣难以抑制。
发明内容
基于上述背景，本发明的第一目的在于提出一种辐射单元，既能有效减小辐射单元口面尺寸，又可在组阵中改善天线的异频隔离度、方向图辐射特性等电气性能。
本发明所采用的技术方案是：
一种辐射单元，包括两组正交的半波振子以及馈电支撑装置，其特征在于：所述半波振子包括与馈电支撑装置连接的振子臂，所述振子臂自由端向下弯折形成空间加载段，所述空间加载段向下弯折角度范围是30度至90度。
进一步，
所述辐射单元的形式之一：所述半波振子的振子臂及空间加段为线状结构。
所述辐射单元的形式之二：所述半波振子的振子臂为面状结构，其振子口面为方形、圆形、八边形、十六边形或规则多边形，所述空间加载段相应为方形、圆形或规则多边形。
再进一步，所述馈电支撑装置为平衡巴伦，所述平衡巴伦包括两组相互平行且底部短路的金属柱体。
所述平衡巴伦高度为四分之一个工作波长，所述平衡巴伦与所述半波振子在物理结构上设为一体。
所述辐射单元如设有反射板与同轴馈线，则所述平衡巴伦固定于反射板的反射面上，并与同轴馈线连接。
本发明的辐射单元具有如下显著进步：
1、减小辐射单元的口面尺寸，从而减少组阵时高、低频辐射单元之间的遮挡，起到改善天线高频半功率角性能的作用；
2、当由若干个所述辐射单元组成天线阵列时，可根据组阵形式来调节辐射单元振子臂与空间加载段之间的夹角及其加载段的长度，使得辐射单元加载段上的感应电流与其它辐射单元产生的感应电流相互抵消，从而起到改善辐射方向图及S参数特性的作用。
3、对称振子与平衡巴伦在物理结构上设为一体，可采用介质印刷或金属压铸的方式生产，制造方式灵活、简易。
本发明的第二目的在于提出一种天线阵列，包括反射板及若干辐射单元,其特征在于：所述辐射单元包括高频辐射单元与低频辐射单元，各辐射单元沿所述反射板的对称中心线布置，相邻两个低频辐射单元之间至少包括两个高频辐射单元。低频辐射单元采用线状振子形式，高频辐射单元采用面状振子形式或线状振子形式。其中，所述高、低频辐射单元亦可采用前述方案中的任一种辐射单元。
进一步，所述低频辐射单元以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元以0.65至0.95个高频工作波长等间距布置。或
所述低频辐射单元以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元以0.75至1个高频工作波长不等间距布置。
综上所述，本发明通过运用所述辐射单元的组阵方式，有效减小了高、低频辐射单元之间的相互影响，实现双频天线的小型化；另外，本发明能保证天线阵列半功率波束宽度随频率变化的稳健性，同时兼具波束指向偏斜小、天线电下倾后天线的Tracking优等优点，而且其结构紧凑、安装方便、产品一致性好，满足目前基站天线建站和发展的需求。
附图说明
图1为本发明的辐射单元中线状对称振子结构示意图。
图2为本发明的辐射单元中面状对称振子结构示意图一。
图3为本发明的辐射单元中面状对称振子结构示意图二。
图4为本发明的辐射单元中面状对称振子结构示意图三。
图5为本发明的天线阵列示意图一。
图6为本发明的天线阵列示意图二。
具体实施方式
结合附图对本发明之技术方案具体描述如下：
如图1所示，辐射单元形式之一，包括两组正交的线状半波振子102以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述半波振子包括与馈电支撑装置连接的振子臂1021，所述振子臂自由端向下弯折形成空间加载段1022，所述空间加载段1022向下弯折角度范围是30度至90度，本实施例中取90度角。
所述平衡巴伦101与所述线状半波振子102在物理结构上设为一体, 可采用介质印刷或金属压铸的方式制造。
如图2至图4所示，辐射单元形式之二，包括两组正交的面状半波振子103以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述面状半波振子103的振子臂1031为方形、圆形、八边形、十六边形或规则多边形，并以振子口面的顶角处±45°向外延伸形成空间加载段1032，所述空间加载段可为方形、圆形或规则多边形。所述空间加载段1032向下弯折角度范围是30度至90度，本实施中取30度。
所述平衡巴伦101与所述面状半波振子103在物理结构上设为一体, 可采用介质印刷或金属压铸的方式制造。
上述两种辐射单元如设有反射板与同轴馈线，则所述平衡巴伦固定于反射板的反射面上，并与同轴馈线连接。
如图5至图6所示，天线阵列示意图，包括反射板201及若干辐射单元，所述反射板201连接各辐射单元的后部；所述辐射单元包括4个高频辐射单元A与2个低频辐射单元B，各辐射单元沿所述反射板201的对称中心线布置，相邻两个低频辐射单元A之间至少包括两个高频辐射单元B，其中所述低频辐射单元A以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元B以0.65至0.95个高频工作波长等间距布置。
或所述低频辐射单元A以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元B以0.75至1个高频工作波长不等间距布置。
实施方式一，所述低频辐射单元A包括两组正交的线状半波振子102以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述半波振子102包括与馈电支撑装置连接的振子臂1021，所述振子臂自由端向下弯折90度角形成空间加载段102。
所述高频辐射单元B包括两组正交的面状半波振子103以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述面状半波振子的振子臂1031为方形、圆形、八边形、十六边形或规则多边形。
实施方式二：所述低频辐射单元A包括两组正交的线状半波振子102以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述半波振子102包括与馈电支撑装置连接的振子臂1021，所述振子臂自由端向下弯折30度角形成空间加载段1022。
所述高频辐射单元B包括两组正交的线状半波振子103以及馈电支撑装置，所述馈电支撑装置为平衡巴伦101，包括两组相互平行且底部短路的金属柱体，其高度为四分之一个工作波长。所述半波振子103包括与馈电支撑装置连接的振子臂1031，所述振子臂自由端向下弯折30度角形成空间加载段1032。
上述为本发明的具体实施方式，空间加载段的形状不局限于所述的形式，可根据天线实际调试情况采用其优选形状与角度。半波对称振子可为介质印刷振子或是金属压铸振子。凡与本发明相同、相似或以此为基础所作出的等同变换、改进，皆属本专利保护的范围。

Claims (13)

1.一种辐射单元，包括两组正交的半波振子以及馈电支撑装置，其特征在于：所述半波振子包括与馈电支撑装置连接的振子臂，所述振子臂自由端向下弯折形成空间加载段，所述空间加载段向下弯折角度范围是30度至90度。
2.根据权利要求1所述的一种辐射单元，其特征在于：所述半波振子的振子臂及空间加段为线状结构。
3.根据权利要求1所述的一种辐射单元，其特征在于：所述半波振子的振子臂为面状结构，其振子口面为方形、圆形、八边形、十六边形或规则多边形，所述空间加载段相应为方形、圆形或规则多边形。
4.根据权利要求1所述的一种辐射单元，其特征在于：所述馈电支撑装置为平衡巴伦，所述平衡巴伦包括两组相互平行且底部短路的金属柱体。
5.根据权利要求4所述的一种辐射单元，其特征在于：所述平衡巴伦高度为四分之一个工作波长。
6.根据权利要求4或5任一项所述的一种辐射单元，其特征在于：所述平衡巴伦与所述半波振子在物理结构上设为一体。
7.根据权利要求2或3或5任一项所述的一种辐射单元，其特征在于：所述辐射单元如设有反射板与同轴馈线，则所述平衡巴伦固定于反射板的反射面上，并与同轴馈线连接。
8.一种天线阵列，包括反射板及若干辐射单元，其特征在于：所述辐射单元包括高频辐射单元与低频辐射单元，各辐射单元沿所述反射板的对称中心线布置，相邻两个低频辐射单元之间至少包括两个高频辐射单元，其中所述低频辐射单元为权利要求1所述的辐射单元，所述高频辐射单元包括两组正交的半波振子以及馈电支撑装置，所述半波振子包括与馈电支撑装置连接的振子臂。
9.根据权利要求8所述的一种天线阵列，其特征在于: 所述低频辐射单元的振子臂及空间加段为线状结构。
10.根据权利要求9所述的一种天线阵列，其特征在于: 所述高频辐射单元包括两组正交的线状半波振子，其振子臂自由端向下弯折形成空间加载段，所述空间加载段向下弯折角度范围是30度至90度。
11.根据权利要求9所述的一种天线阵列，其特征在于: 所述高频辐射单元包括两组正交的面状半波振子，其振子臂为面状结构，其振子口面为方形、圆形、八边形、十六边形或规则多边形，振子臂自由端向下弯折形成空间加载段，所述空间加载段相应为方形、圆形或规则多边形。
12.根据要利要求10或11所述的一种天线阵列，其特征在于：所述低频辐射单元以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元以0.65至0.95个高频工作波长等间距布置。
13.根据要利要求10或11所述的一种天线阵列，其特征在于：所述低频辐射单元以0.65至0.85个低频工作波长等间距布置；所述高频辐射单元以0.75至1个高频工作波长不等间距布置。
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