CN104064867A - 多频段辐射单元及移动通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多频段辐射单元，其包括辐射装置和馈电装置，所述辐射装置包括至少一个偶极子，每个所述偶极子包括两个偶极子单元，所述馈电装置包括对所述偶极子其支撑及平衡馈电信号作用的巴伦、馈电线路以及滤波器，其中，所述馈电线路设有至少两个相导通的馈电端，所述馈电线路通过所述馈电端分别串联传输第一频段信号的第一滤波器和传输第二频段信号的第二滤波器。还公开一种移动通信天线，其中，其包括一个或多个如所述的多频段辐射单元。本发明多频段辐射单元及移动通信天线结构简洁、设计巧妙，得到的辐射单元端口间隔离度高、插损小和增益高。

Description

多频段辐射单元及移动通信天线

技术领域

本发明涉及一种移动通信天线技术，尤其涉及一种具有不同馈电方式的多频段辐射单元及由其构成的移动通信天线。

背景技术

随着无线通信系统的发展演进，各地运营商同时经营多个无线网络，且不同的无线网络具有不同的通信制式、占用不同的频谱资源，使得天线的宽频带、多频段应用需求日益突出。

如申请公布号为CN103187635A的发明专利申请《一种多频段偶极子天线》，其公开了将多个不同频段的辐射单元结合在天线上，使偶极子天线具有多频段的功能，可接受的信号频段更多、信号范围更宽。又如授权公告号为CN201898199U的发明专利《3G宽频双极化天线阵子》使用末端连接结构将振子末端依次连接使天线适合于多频段应用。

以上采用现有技术的辐射单元，在实现宽带的工作的同时，如果需满足多个频段的应用，可在馈电端口增加合路器。如图1所示，示出了对称振子的结构组成，包括发射或接收辐射信号的偶极子01、与所述偶极子01串联的馈电线路02(通常有同轴线、微带线等形式)、支撑所述偶极子01及平衡所述偶极子01电流的巴伦03、改善定向辐射特性的反射板04、与所述馈电线路02串联的合路器05以及从所述合路器延伸出的馈电端口06。其中，所述馈电线路02一端与所述合路器05串联，另一端为开路设置，使所述偶极子01上形成满足产生辐射条件的电压差；进一步地，所述合路器05包括两个工作在不同频段的滤波器，分别为滤波器051和滤波器052，其用于合并来自辐射单元的宽频信号，或者用于合并输入到辐射单元的宽频信号。

从以上描述可知，现有多频段辐射单元主要使用两类技术手段：(1)组合使用多个辐射体或使用特殊的辐射体形状，使辐射单元满足宽频带工作；(2)使用合路器与辐射单元的馈电端口相连接，用于分离不同频段的射频信号，满足多频段应用。

然而，现有技术存在以下弊端：

(1)采用多个辐射体或特殊的辐射体形状会增大辐射单元尺寸，不利于辐射单元小型化设计；

(2)通信系统为减小频段间的干扰，要求频段间的隔离度大于30dB，则滤波器的频带外抑制必须大于30dB，根据滤波器理论，带外抑制与滤波器阶数有关，抑制要求越高，所需的阶数也越多，相应的线路损耗也越大。合路器与辐射单元连接后，因合路器存在线路损耗，必然造成辐射单元增益降低。

发明内容

本发明的目的是，为克服现有技术的不足，通过改变常规对称振子的馈电方式，提供一种多频段辐射单元，并由一个或者多个所述多频段辐射单元构成的移动通信天线。

为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多频段辐射单元，其包括辐射装置和馈电装置，所述辐射装置包括至少一个偶极子，每个所述偶极子包括两个偶极子单元，所述馈电装置包括对所述偶极子起支撑及平衡馈电信号作用的巴伦、馈电线路以及滤波器，其中，所述馈电线路设有至少两个相导通的馈电端，所述馈电线路通过所述馈电端分别串联传输第一频段信号的第一滤波器和传输第二频段信号的第二滤波器。

关于所述馈电线路的第一种结构：所述馈电线路为包括有两个所述馈电端的的一体成型的构件。

所述馈电线路的第二种结构：所述馈电线路包括两个正交布置的馈电单元，每个所述馈电单元具有两个相导通的馈电端。所述馈电单元包括两个串联的直立臂，所述馈电端设置在所述直立臂的端点上。进一步地，每个所述馈电单元还包括连接所述两个直立臂的连接臂，每个所述馈电单元一体成型。

关于所述滤波器的工作频段：所述第一滤波器的频段信号和第二滤波器的频段信号不同。

关于所述滤波器的类型：所述第一滤波器和第二滤波器为通带滤波器。优选地，所述第一滤波器和第二滤波器为微带线滤波器。

关于所述微带线滤波器的构成：所述微带线滤波器包括底板及布置在所述底板上的微带阻抗匹配网络，所述微带阻抗匹配网络设有与所述馈电线路的馈电端连接的馈电点和供外部电源或信号输入的馈电端口。

该辐射单元还包括供所述辐射装置和巴伦固定的反射板。

关于所述微带线滤波器的布置：所述微带线滤波器设置在所述反射板上。

进一步地，一种移动通信天线，其中，其包括一个或多个如上任意一项所述的多频段辐射单元。

与现有技术相比较，本发明具有如下优势：

(1)所述多频段辐射单元的每个馈电线路设有两个馈电端口，供不同频段的信号输入，达到共用同一辐射装置的目的，避免了采用多个辐射体互联或增大辐射体尺寸，有利于辐射体小型化设计。

(2)两个所述馈电端口分别连接不同频段的通带滤波器，回避了使用多频合路器的常规技术，不会因合路器的线路插损造成辐射单元增益降低。

(3)由于该多频段辐射单元为每个馈电线路设置了两个馈电端口，还由于受馈电线路所激励的所述辐射装置对外辐射会造成线路中的能量降低，

这有利于增大馈电端口间的隔离度，从而可用复杂度较低的滤波器代替常规技术中所使用的射频合路器，在满足相同的频段间隔离度的前提下，本发明有利于减小滤波器的线路插损，提高辐射单元的增益。

附图说明

图1为现有技术中宽频辐射单元与合路器连接的结构示意图。

图2为本发明的多频段辐射单元的结构示意图，示出了馈电线路设有两个馈电端以及与之连接的滤波器。

图3为本发明的多频段辐射单元的立体结构示意图。

图4为本发明的多频段辐射单元背面的立体结构示意图，示出微带线滤波器的结构。

图5为本发明的多频段辐射单元中馈电片与微带线滤波器的连接结构立体示意图，其中只示出馈电线路和微带线滤波器，虚线表示微带线设置在底板背面。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

请参考图2，本发明的多频段辐射单元包括偶极子A、馈电线路B、巴伦C、反射板D以及滤波器E和F，所述偶极子A构成该多频段辐射单元的辐射装置，所述馈电线路B、巴伦C、滤波器E和滤波器F组成该多频段辐射单元的馈电装置。本发明的多频段辐射单元与现有技术(图1)相比，区别在于：所述馈电线路B的两个末端均设有馈电端,分别为馈电端B1和馈电端B2；所述滤波器E设有馈电端口E1和馈电点E2；所述滤波器F设有馈电端口F1和馈电点F2；所述馈电线路B的馈电端B1与所述滤波器E的馈电点E2电性连接，所述馈电端B2与滤波器F的馈电点F2电性连接，因此，所述滤波器E和滤波器F分别与馈电线路B形成串联结构，并且，所述滤波器E和滤波器F的工作频率不同，由此，通过该滤波器E的馈电端口E1和滤波器F的馈电端口F1输入到所述偶极子A的电流会使该偶极子单元A上形成满足产生辐射条件的电流分布。

基于图2所示的结构，请进一步参考如图3和图4所示的典型的多频段辐射单元立体结构图。该多频辐射单元包含偶极子单元1、馈电线路2、巴伦3、反射板4以及滤波器5和6。其中所述偶极子1包括两个偶极子单元(未标示)，两个所述偶极子1以正交方式排列形成共面的辐射面，构成该多频辐射单元的辐射装置(未标示)。所述巴伦3包括四个片状支撑体和一个底板(未标示)，所述支撑体的一端与所述辐射装置的正下方连接，另一端由所述底板连接后与所述反射板4相固定，所述支撑体形成可容纳所述馈电线路2的腔(未标示)。在此需要说明的是，本领域技术人员应当知晓，所述偶极子单元1和巴伦3的实现形式不仅限于此处所描述和示出的结构。

如图4所示，本实施例中的所述滤波器5和滤波器6为微带线滤波器(通带滤波器的一种)，其设置在所述反射板4的背面。所述滤波器5包括底板7以及安装在所述底板7上的由不同电阻率的微带线通过串联或并联构成的微带阻抗匹配网络，即图中的微带网络51和微带网络52，所述微带网络51和52结构对称；所述滤波器6的构成与所述滤波器5类似，包括结构对称的微带网络61和微带网络62，并且，该微带网络61和62也安装在所述底板7上，即所述滤波器5和滤波器6一同安装在所述底板7上。在每个所述微带网络51、52、61以及62上，分别设有馈电端口(51a、52a、61a和62a)和馈电点(51b、52b、61b和62b)。本领域技术人员应当知晓，所述滤波器5和滤波器6的实现形式不仅限于前面所描述的以及图4所示出的结构。

请参考图5，两个结构相同、正交布置的馈电单元(上馈电片21和下馈电片22)组成所述馈电线路2。所述上馈电片21和下馈电片22分别激励相互正交的两个偶极子，以产生辐射信号。关于所述馈电单元的结构，以所述上馈电片21为例，所述上馈电片21包括两个直立臂(未标示)和连接该直立臂的连接臂(未标示)，两个所述直立臂的末端分别为所述与滤波器电性连接的馈电端211和212。如图5所示，所述馈电端211与所述微带网络51连接，具体地，所述馈电端211连接于微带网络51的馈电点51b；所述馈电端212与所述微带网络62连接，具体地，所述馈电端212连接于微带网络62的馈电点62b，由此，同一个馈电片分别与两个工作频率不同的滤波器相串联。类似地，所述下馈电片22设有馈电端221和222，其中所述馈电端221与微带网络52连接，并且所述馈电端221连接于微带网络52的馈电点52b；所述馈电端222与微带网络61连接，并且所述馈电端222连接于微带网络61的馈电点61b。本领域技术人员应当知晓，所述馈电线路2的具体实现形式，或者是所述上馈电片21和下馈电片22的具体结构应当可以根据通信的电气原理进行改进或变化。

一个或多个本发明所述的多频段频辐射单元，辅以必要且公知的馈电网络，便构成本发明的移动通信天线。

综上所述，本发明多频段辐射单元及移动通信天线结构简洁、设计巧妙，得到的辐射单元端口间隔离度高、插损小和增益高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多频段辐射单元，其包括辐射装置和馈电装置，所述辐射装置包括至少一个偶极子，每个所述偶极子包括两个偶极子单元，所述馈电装置包括对所述偶极子其支撑及平衡馈电信号作用的巴伦、馈电线路以及滤波器，其特征在于：所述馈电线路设有至少两个相导通的馈电端，所述馈电线路通过所述馈电端分别串联传输第一频段信号的第一滤波器和传输第二频段信号的第二滤波器。

2.如权利要求1所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述馈电线路为包括有两个所述馈电端的的一体成型的构件。

3.如权利要求1所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述馈电线路包括两个正交布置的馈电单元，每个所述馈电单元具有两个相导通的馈电端。

4.如权利要求3所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述馈电单元包括两个串联的直立臂，所述馈电端设置在所述直立臂的端点上。

5.如权利要求4所述的多频段辐射单元，其特征在于：每个所述馈电单元还包括连接所述两个直立臂的连接臂，每个所述馈电单元一体成型。

6.如权利要求1所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述第一滤波器的频段信号和第二滤波器的频段信号不同。

7.如权利要求6所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述第一滤波器和第二滤波器为通带滤波器。

8.如权利要求7所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述第一滤波器和第二滤波器为微带线滤波器。

9.如权利要求8所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述微带线滤波器包括底板及布置在所述底板上的微带阻抗匹配网络，所述微带阻抗匹配网络设有与所述馈电线路的馈电端连接的馈电点和供外部电源或信号输入的馈电端口。

10.如权利要求1～9任意一项所述的多频段辐射单元，其特征在于：该辐射单元还包括供所述辐射装置和巴伦固定的反射板。

11.如权利要求10所述的多频段辐射单元，其特征在于：所述微带线滤波器设置在所述反射板上。

12.一种移动通信天线，其特征在于：其包括一个或多个如权利要求1～11任意一项所述的多频段辐射单元。