CN103380542A - 天线单元和天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种天线单元和天线，天线单元包括寄生装置和正交偶极子，寄生装置包括四个耦合臂，四个耦合臂的外端依次连接，形成环状结构，正交偶极子包括四个辐射臂，寄生装置的四个耦合臂分别与正交偶极子的四个辐射臂耦合。采用该天线单元能够减少与相邻天线单元之间的能量耦合，提高天线单元的隔离度。

Description

天线单元和天线

技术领域 本发明实施例涉及移动通信技术， 尤其涉及一种天线单元和天线。 背景技术

随着移动通信技术的发展， 对通信系统中的基站的性能要求越来越高， 因此， 需要对基站的天线单元的形式进行不断改进。

对于偶极子型的天线单元， 其传统的组成结构包括： 反射板以及设置在 反射板上的正交偶极子。 其中， 正交偶极子由巴伦装置和辐射臂组成。 目前， 还出现了改进的偶极子型的天线单元。 该改进的偶极子型的天线单元， 在以 上偶极子型的天线单元的传统的组成结构的基础上， 在偶极子上方加入一个 与偶极子耦合连接的耦合片。

采用上述现有的偶极子型的天线单元， 该天线单元与相邻的天线单元之 间以及同一天线单元内辐射臂所述的两个极化之间产生较大的互耦作用， 从 而导致天线单元的隔离度差。 发明内容

本发明实施例提供一种天线单元和天线， 用以提高天线单元的隔离度。 本发明实施例一方面提供一种天线单元， 包括： 一种天线单元， 包括： 正交偶极子和与所述正交偶极子耦合的寄生装置；

所述寄生装置包括四个耦合臂； 所述四个耦合臂的外端依次连接， 形成 一个环状结构， 相邻的所述耦合臂的侧边之间相间隔；

所述正交偶极子包括四个辐射臂；

所述寄生装置的四个耦合臂分别与所述正交偶极子的四个辐射臂耦合。 本发明实施例另一方面提供一种天线， 包括： 反射板和设置在所述反射 板上的如上所述的天线单元。

由上述技术方案可知， 本发明实施例通过在天线单元中增加与正交偶极 子的辐射臂耦合的寄生装置。 该寄生装置的四个耦合臂的外端依次连接形成 闭合的环状结构， 寄生装置从辐射臂耦合获得的电流能够在该寄生装置内形 成闭合回路， 因此减少该天线单元与相邻天线单元之间的能量耦合， 从而减 小互耦对天线性能的不利影响， 提高了天线单元的隔离度。 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的附图。

图 1为本发明实施例一的天线单元的结构示意图；

图 2为本发明实施例二的天线单元的结构示意图；

图 3为本发明实施例三的天线单元的结构示意图；

图 4为本发明实施例四的天线单元的辐射臂的俯视图；

图 5为本发明实施例五的天线单元的辐射臂的俯视图；

图 6为本发明实施例六的天线的结构示意图；

图 7为本发明实施例七的天线的结构示意图。 具体实施方式 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。

在本发明对偶极子型的天线单元的结构进行改进。 在以下的各个具体实 施例中， 天线单元均为偶极子型的天线单元。

图 1为本发明实施例一的天线单元的结构示意图。 如图 1所示， 该天线 单元至少包括： 正交偶极子 11和与正交偶极子 11耦合的寄生装置 12。

其中， 寄生装置 12包括四个耦合臂。 四个耦合臂的外端依次连接， 形成 一个环状结构， 相邻的所述耦合臂的侧边之间相间隔。 正交偶极子 11包括四 个辐射臂。 寄生装置 12的四个耦合臂分别与正交偶极子 11的四个辐射臂耦 合。

在上述技术方案的基础上， 具体地， 正交偶极子 11具有四个辐射臂， 分 别为辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和辐射臂 114。 在本发明实施例一 中， 正交偶极子 11的具体形式不受限制， 具体可以采用任意形式的正交偶极 子。

寄生装置 12包括四个耦合臂， 分别为耦合臂 121、 耦合臂 122、 耦合臂 123和耦合臂 124, 上述四个耦合臂的外端依次连接， 形成一个环状结构， 该 环状结构围起的空间可以为中空的空间， 也可以采用绝缘材料填充该空间。 并且， 相邻的耦合臂的侧边之间互不接触， 间隔一定的距离。 例如， 如图 1 所示， 可以在相邻的耦合臂的侧边之间设置一个空隙 125。 在实际应用中， 对上述耦合臂侧边的具体形状不做限制， 该侧边可以采用不规则形状， 并且， 对相邻耦合臂侧边之间的间隔的距离以及该间隔的具体形状均不做限制， 参 见图 1 , 对上述空隙 125的具体形状不做限制， 空隙 125可以采用不规则形 状。 具体地， 该间隔距离可以为空隙， 也可以采用绝缘材料填充该间隔距离。 寄生装置 12的四个耦合臂分别与正交偶极子 11的四个辐射臂对应， 并且四 个耦合臂与四个辐射臂之间相隔一定空间。 具体地， 可以在耦合臂与辐射臂 之间填充一层绝缘材料， 分隔耦合臂与辐射臂； 也可以在耦合臂与辐射臂之 间设置绝缘材料制成的支撑柱， 分隔耦合臂与辐射臂。 由于电磁场中的导体 会产生电磁感应作用， 从而获得电流。 上述耦合臂采用导体材料， 每个耦合 臂位于其对应的辐射臂的电磁场中， 与其对应的辐射臂耦合获得电流。 例如， 在图 1所示的天线单元中， 耦合臂 121对应辐射臂 111 , 耦合臂 121与辐射 臂 111耦合获得电流； 耦合臂 122对应辐射臂 112, 耦合臂 122与辐射臂 112 耦合获得电流； 耦合臂 123对应辐射臂 113 , 耦合臂 123与辐射臂 113耦合 获得电流； 耦合臂 124对应辐射臂 114, 耦合臂 124与辐射臂 114耦合获得 电流。 寄生装置 12与上述辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和辐射臂 114 耦合。并且，寄生装置 12具有中空结构，或者采用绝缘材料填充该中空部分， 寄生装置 12从上述四个辐射臂耦合获得的电流在该寄生装置 12内形成闭合 回路。

在本发明实施例一中， 在天线单元中增加与正交偶极子的辐射臂耦合的 寄生装置。 并且， 该寄生装置采用闭合的环状结构， 该环状结构为寄生装置 从辐射臂耦合获得的电流提供通路， 使得上述耦合获得的电流能够在该寄生 装置内形成闭合回路。 耦合电流形成闭合回路可以平衡同一极化的两个辐射 臂的能量， 减小相邻辐射臂之间的影响， 因此减少该天线单元与相邻天线单 元之间的能量耦合， 从而通过减小互耦对天线性能的不利影响， 提高了天线 单元的隔离度。 并且， 通过使耦合电流形成闭合回路， 能够平衡属于同一极 化的两个辐射臂的能量和相邻辐射臂的影响， 因此能够提高交叉极化鉴别率， 即提高了该天线单元的极化纯度， 并且， 还能够提高该天线单元的偏斜指标。

在本发明实施例一的上述技术方案的基础上，寄生装置 12可以位于四个 辐射臂的上方或下方。 为了提高耦合效果， 较佳地， 寄生装置 12位于四个辐 射臂的正上方或正下方。 并且， 以寄生装置 12的四个耦合臂形成的环状结构 以及该环状结构所围起的面积之和作为该寄生装置 12的覆盖范围，则该寄生 装置 12的覆盖范围可以大于或小于偶极子 11的四个辐射臂的覆盖范围。 为 了提高耦合效果， 较佳地， 寄生装置 12的覆盖范围大于偶极子 11的四个辐 射臂的覆盖范围。从而使得寄生装置 12能够完全覆盖辐射臂的辐射范围， 最 大可能地耦合辐射臂辐射的能量， 从而获得最大的寄生辐射功率。

在本发明实施例一的上述技术方案的基础上，寄生装置 12的耦合臂形成 的环状结构可以为三角形环、 四边形环、 多边形环、 圆环、 椭圆形环或花瓣 形环。

参见图 1 , 在本发明实施例一的上述技术方案的基础上， 为了增强耦合 电流在闭合回路中的流动性能， 寄生装置 12还可以包括一个耦合环 120, 该 耦合环 120与上述四个耦合臂的外围端点相连， 上述四个耦合臂从上述四个 辐射臂耦合获得电流，上述耦合获得的电流在该耦合环 120内形成闭合回路。 该耦合环可以是任意形状的环形， 例如， 可以是三角形环、 四边形环、 多边 形环或圆环。 由于寄生辐射的耦合电流形成了闭合回路， 因此减少该天线单 元与相邻天线单元之间的能量耦合， 从而通过减小互耦对天线性能的不利影 响， 提高了天线单元的隔离度。 并且， 通过使耦合电流形成闭合回路， 还能 够提高交叉极化鉴别率， 即提高了该天线单元的极化纯度， 并且， 还能够提 高该天线单元的偏斜指标。

图 2为本发明实施例二的天线单元的结构示意图。 图 3为本发明实施例 三的天线单元的结构示意图。

具体地， 如图 2所示， 寄生装置 12可以位于辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和辐射臂 114的正下方。 并且， 仍以寄生装置 12的四个耦合臂形 成的环状结构以及该环状结构所围起的面积之和作为该寄生装置 12 的覆盖 范围， 较佳地， 寄生装置 12的覆盖范围大于辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射 臂 113和辐射臂 114的总面积。 因此， 使得寄生装置 12能够完全覆盖辐射臂 的辐射范围， 最大可能地耦合上述辐射臂辐射的能量， 从而获得最大的寄生 辐射功率。

如图 3所示， 寄生装置 12位于辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和 辐射臂 114的正上方。 寄生装置 12覆盖在上述辐射臂上， 寄生装置 12的覆 盖面积大于辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和辐射臂 114的总面积， 从 而获得最大的寄生辐射功率。

在上述本发明实施例一至本发明实施例三的技术方案的基础上， 进一步 地， 上述的寄生装置与上述正交偶极子的辐射臂之间还可以填充绝缘材料， 采用绝缘材料将寄生装置与正交偶极子的辐射臂隔开。 上述寄生装置和辐射 臂可以是在绝缘层上下分别附着导体材料制作的， 具体地， 在生产制作时， 首先获得绝缘层， 该绝缘层可以采用空气层来实现， 然后在绝缘层的上下分 别附着导体材料， 最后在该附着的导体材料上制作上述寄生装置和辐射臂。 或者， 上述寄生装置和辐射臂是采用印制板或印刷电路板（Printed Circuit Board, 简称 PCB )制作的， 在生产制作时， 采用印制板或 PCB技术制作上 述寄生装置和辐射臂。

参见图 1 , 上述各个实施例中的正交偶极子中均还可以包括： 巴伦装置 13。 在本发明上述各个实施例中， 对该巴伦装置 13的具体结构不做限制， 该 巴伦装置 13可以采用现有的天线单元中的任意形式的巴伦装置。该巴伦装置 13 的一端连接上述辐射臂。 具体地， 该巴伦装置 13 可以为微带结构， 也可 以为同轴馈电结构。

在上述技术方案的基础上， 寄生装置 12可以与上述正交偶极子 11的辐 射臂平行， 或者， 寄生装置 12可以与上述正交偶极子 11的辐射臂呈一定角 度设置。

在上述本发明实施例一至本发明实施例三的技术方案的基础上， 上述各 个实施例对辐射臂的形状不做限制， 可以采用符合偶极子形式的任意形式的 辐射臂， 例如， 上述正交偶极子 11的辐射臂可以为面状结构、 环状结构或开 口的环状结构。 上述图 1至图 3中示出辐射臂为面状结构的情况。 图 4为本 发明实施例四的天线单元的辐射臂的俯视图。 如图 4所示， 辐射臂 111、 辐射 臂 112、辐射臂 113和辐射臂 114均采用环状结构。 图 5为本发明实施例五的 天线单元的辐射臂的俯视图。 如图 5所示， 辐射臂 111、 辐射臂 112、 辐射臂 113和辐射臂 114均采用开口的环状结构。

图 6为本发明实施例六的天线的结构示意图。 图 7为本发明实施例七的 天线的结构示意图。 如图 6和图 7所示， 该天线中包括反射板 14以及上述实 施例一至实施例五中的天线单元， 天线单元设置在该反射板上， 天线单元的 数量可根据需要设置， 至少为一个。 具体地， 天线单元中的正交偶极子 11设 置在该反射板 14的正面。 其中， 上述天线单元的巴伦装置 13的一端连接辐 射臂， 另一端连接该反射板 14。 寄生装置 12或者正交偶极子 11的辐射臂可 以与该反射板 14平行或者呈一定角度设置。

需要说明的是： 对于前述的各方法实施例， 为了简单描述， 故将其都表 述为一系列的动作组合， 但是本领域技术人员应该知悉， 本发明并不受所描 述的动作顺序的限制， 因为依据本发明， 某些步骤可以采用其他顺序或者同 时进行。 其次， 本领域技术人员也应该知悉， 说明书中所描述的实施例均属 于优选实施例， 所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中， 对各个实施例的描述都各有侧重， 某个实施例中没有 详述的部分， 可以参见其他实施例的相关描述。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1. 权 利 要求

   1、 一种天线单元， 其特征在于， 包括： 正交偶极子和与所述正交偶极子 耦合的寄生装置；

   所述寄生装置包括四个耦合臂； 所述四个耦合臂的外端依次连接， 形成 一个环状结构， 相邻的所述耦合臂的侧边之间相间隔；

   所述正交偶极子包括四个辐射臂；

   所述寄生装置的四个耦合臂分别与所述正交偶极子的四个辐射臂耦合。

   2、 根据权利要求 1所述的天线单元， 其特征在于，

   所述寄生装置位于所述四个辐射臂的上方或下方。

   3、 根据权利要求 1或 2所述的天线单元， 其特征在于，

   所述寄生装置的耦合臂形成的环状结构及该环状结构围起的面积之和大 于所述偶极子辐射臂的覆盖范围。

   4、 根据权利要求 1至 3中任意一项所述的天线单元， 其特征在于， 所述寄生装置还包括一个耦合环， 所述耦合环与所述四个耦合臂的外围 端点相连， 所述四个耦合臂从所述辐射臂耦合获得的电流在所述耦合环内形 成闭合回路。

   5、 根据权利要求 4所述的天线单元， 其特征在于，

   所述耦合环为三角形环、 四边形环、 多边形环或圆环。

   6、 根据权利要求 1至 3中任意一项所述的天线单元， 其特征在于， 所述寄生装置的耦合臂形成的环状结构为三角形环、 四边形环、 多边形 环、 圆环、 椭圆形环或花瓣形环。

   7、 根据权利要求 1至 3中任意一项所述的天线单元， 其特征在于， 所述正交偶极子的辐射臂为面状结构、 环状结构或开口的环状结构。

   8、 根据权利要求 1至 3中任意一项所述的天线单元， 其特征在于， 所述的寄生装置与所述正交偶极子的辐射臂之间采用绝缘材料隔开； 或者， 所述寄生装置和所述辐射臂是在绝缘层上下分别附着导体材料制 作的；

   或者， 所述寄生装置和所述辐射臂是采用印制板或印刷电路板 PCB制作 的。

   9、 根据权利要求 1至 3中任意一项所述的天线单元， 其特征在于， 所述的寄生装置与所述正交偶极子的辐射臂相互平行或者呈一定角度设 置。

   10、 一种天线， 其特征在于， 包括： 反射板， 和设置在所述反射板上的 至少一个如权利要求 1至 9中任意一项所述的天线单元。