CN103380542B - 天线单元和天线 - Google Patents

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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 CircuitBoard，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 (9)

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，形成一个闭合的环状结构，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；
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。
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。
5.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。
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。
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。
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相互平行或者呈一定角度设置。
9.一种天线，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8中任意一项所述的天线单元。
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