CN105900283A - 一种天线部件、天线及小站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种天线部件，适用于小站中。该天线部件包括辐射片、位于该辐射片同一侧的馈电结构以及至少两个接地结构，其中，接地结构以所述馈电结构为中心，对称设置在上述辐射片上。配置该天线部件的天线体积小，信号覆盖均匀，能够提升小站的信号覆盖效果。

Description

一种天线部件、天线及小站 技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种天线部件、天线及小站。

背景技术

通过在宏基站覆盖范围内灵活布置小站(small-cell base station)设备，例如室内小基站产品，可以对宏基站覆盖范围内的一些盲点区域、热点区域进行无缝覆盖，提高宏基站边缘覆盖区域的用户上网速率，提升网络容量。小站有别于宏基站的基站形态，在规格、体积、重量等都需要符合小型化的需求。

现有技术中，室内小基站产品越来越多使用内置天线，在覆盖上希望做到全向覆盖，对方向图圆度要求较高。由于基站的体积不断在减小，传统的分布式天线系统(DAS，distributed antenna system)已经无法满足基站小型化的需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线部件及天线，体积小，信号覆盖效果佳。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线部件，该天线部件在小站内使用，所述天线部件包括辐射片、馈电结构、至少两个接地结构，所述馈电结构的一端与所述辐射片相连接，每一个所述接地结构的一端与所述辐射片相连接，所述馈电结构与所述接地结构位于所述辐射片的同一侧；其中，所述至少两个接地结构以所述馈电结构为中心，对称设置在所述辐射片上。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述馈电结构包括第一结构与第二结构，其中，所述第一结构的一端与所述辐射片相连接，所述第二 结构与所述第一结构的另一端相连接，所述第一结构的投影面积大于所述第二结构的投影面积。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，其特征在于，所述第一结构的投影面积是所述第二结构的投影面积的N倍，N为大于1的整数。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一结构为金属圆柱体，且，所述第二结构为金属圆柱体或者矩形金属薄片。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述接地结构的高度与配置所述天线部件的天线的工作带宽成正比例关系，所述天线部件的高度大于所述接地结构的高度。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述辐射片的形状为中心对称或轴对称的图形。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述接地结构的数量与配置所述天线部件的天线的工作频段成正比例关系。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述馈电结构位于所述辐射片的中心区域，所述中心区域为以所述辐射片的中心为圆心，十分之一波长为直径的区域，其中，所述波长为配置所述天线部件的天线的工作频段对应的电磁波波长。

结合以上任意一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述至少两个接地结构位于所述辐射片的边缘区域，所述边缘区域为距离所述辐射片的边缘十分之一波长的区域，其中，所述波长为配置所述天线部件的天线的工作频段对应的电磁波波长。

第二方面，本发明实施例提供了一种天线，该天线在小站内使用，包括第一方面提供的任意一种的天线部件，与反射板，其中，所述天线部件的接地结构与所述反射板连接，所述天线部件的馈电结构与所述反射板之间存在间隙，所述反射板的投影面积大于所述天线部件的辐射片的投影面积，且所述反射板的投影区域包含所述辐射片的投影区域。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述天线部件的馈电结构与所述反射板之间的间隙在0.5mm以上且在1mm以下。

第三方面，本发明实施例提供了一种小站，包括第二方面提供的天线。

本发明实施例提供了一种天线部件，适用于小站中。该天线部件包括辐射片、位于辐射片同一侧的馈电结构以及至少两个接地结构，其中，接地结构以所述馈电结构为中心，对称设置在辐射片上。本发明实施例还提供了一种配置该天线部件的天线以及一种小站。配置该天线部件的天线体积小，信号覆盖均匀，能够提升小站的信号覆盖效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种天线部件的正视图；

图2是本发明实施例提供的另一种天线部件的俯视图；

图3是本发明实施例提供的另一种天线部件的俯视图

图4是本发明实施例提供的另一种天线部件的正视图；

图5是本发明实施例提供的一种天线的正视图；

图6是本发明实施例提供的一种小站的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明实施例描述的天线部件，可适用于多种通信系统，例如当前2G，3G通信系统和下一代通信系统，例如全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile communications)，通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)系统，码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)系统，时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)系统，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access Wireless)，全球微波接入互操作性(WIMAX，Worldwide Interoperability for Microwave Access)系统，长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统以及LTE后续演进系统等。

本发明实施例提供的天线部件或天线可以适用于多种需要进行信号收发的通信设备，例如可以在基站设备中使用。本发明实施例所述的基站设备可以是GSM系统中的基站收发台(BTS，Base Transceiver Station)，WCDMA系统中的节点B(Node B)、LTE通信系统中的演进型节点B(e-NodeB，evolved NodeB)或者LTE后续演进的通信系统中的类似设备。具体地，本发明实施例提供的天线部件或天线可以用于基站的射频信号的收发，例如安装于基站的发射机或射频拉远单元(RRU，remote radio unit)等装置中。

特别地，由于体积小，本发明实施例提供的天线部件或天线适用于小站，例如可以在室内小基站产品的内置天线中使用。

图1为本发明实施例提供的一种天线部件的正视图。该天线部件可以在小站内使用。

该天线部件1包括辐射片11、馈电结构12、第一接地结构131，第二接地结构132，如图1所示，馈电结构12的一端与辐射片11相连接，第一接地结构131的一端、第二接地结构132的一端分别与所述辐射片相连接，馈电结构12与第一接地结构131、第二接地结构132位于辐射片的同一侧。

其中，以馈电结构12为中心，第一接地结构131与第二接地结构132对称设置在所述辐射片11上。

可选地，馈电结构12、第一接地结构131、第二接地结构132可以互相平行；可选地，馈电结构12、第一接地结构131、第二接地结构132中的任意一个或多个可以略微倾斜或略有弧度或折角，不会影响本发明实施例提供的天线部件1的性能。

可选地，辐射片11可以是中心对称或轴对称形状的金属片，或者是近似中心对称或轴对称形状的金属片，在这两种情形下，馈电结构12可以安置在该辐射片11的中心点或接近该中心点的区域，可选地，该中心点可以是辐射片11的几何中心；可选地，辐射片11也可以是不规则形状的金属片，此时，馈电结构可以安置在该不规则形状的金属片的几何中心或者接近该几何中心的区域。

在实际应用中，辐射片的形状可以根据天线部件的安装位置、天线的体积要求等条件，在不影响天线性能的前提下，做适当裁剪，例如将圆形辐射片裁剪成扇形等，但尽可能维持辐射片为对称形状，有利于信号的均匀覆盖。

可以理解，所述几何中心包括垂心、重心、内心、外心等数学意义上的位置，在辐射片是规则图形的情形下，例如正三角形，上述几种几何中心是重合的，本领域技术人员可以根据实验或经验选取合适的几何中心位置或该位置附近安装馈电结构12，本发明实施例对此不做特别限定。

如图1所示，辐射片11可以是圆形金属片。图1中未示，辐射片11也可以是其他任意形状的金属片，例如三角形、矩形等，本发明实施例对此不做任何限制。

其中，在一种实施方式中，馈电结构12位于辐射片11的中心区域14，所述中心区域14为以所述辐射片11的中心点为圆心，十分之一波长(λ)为直径的区域。

其中，波长是指为配置所述天线部件的天线的工作频段对应的电磁波波长。

可以理解，馈电结构12可以安置在上述中心区域14内的任意位置，例如可以安装在辐射片11的中心点，如图1所示；也可以是非中心点且距离该中心点不超过二十分之一波长的位置上，即接近该中心点的位置，本发明实施例对此不做任何限定。

需要说明的是，本发明实施例中所述的“对称设置”是指，多个接地结构以馈电结构为中心，基本均匀分布在馈电结构周围。其中，基本均匀是指每个接地结构与馈电结构之间的相对位置允许存在一定偏差，包括，每个接地结构到馈电结构的距离基本相等，比如，允许每个接地结构到馈电结构的距离之间的偏差可以在30％以下；以及，每两个相邻的接地结构到馈电结构的连线之间的夹角基本相等，比如，允许相邻每两个接地结构到馈电结构的连线的夹角的偏差可以在30°以下。可以理解，在允许范围内的接地结构到馈电结构之间距离偏差和夹角偏差的任意一种组合都落在本发明实施例的保护范围内，上述允许的距离偏差或这夹角偏差不影响本发明技术方案的技术效果。

可选地，如图1所示，第一接地结构131及第二接地结构132分别位于馈电结构12的两侧，与馈电结构12在一直线上，且第一接地结构131、第二接地结构132到馈电结构12的距离a1，a2相等，第一接地结构131、第二 接地结构132分别到馈电结构12的连接线之间的夹角A1，A2相等，A1＝A2＝180°，即，第一接地结构131及第二接地结构132以馈电结构12为对称轴或对称中心，轴对称或中心对称地分布在辐射片11上。

可选地，第一接地结构131及第二接地结构132可以分布在辐射片12的边缘区域15内，所述边缘区域15为辐射片的边缘到距离辐射片的边缘十分之一波长的环形区域。

如图1所示，馈电结构12可以是圆柱形金属结构，即金属圆柱体，或接近圆柱形的金属结构。可选地，该金属圆柱体的直径可以取[2mm，5mm]之间的任意值。

可选地，在本发明的另一个实施例中，馈电结构12也可以是矩形金属薄片，或者接近矩形的金属薄片。可选地，该矩形金属薄片的宽度可以取[2mm，5mm]之间的任意值。

如图1所示，第一接地结构131及第二接地结构132可以是金属圆柱体，或接近圆柱形的金属结构。可选地，该金属圆柱体的直径可以是[2mm，5mm]之间的任意值。

可选地，在本发明的另一个实施例中，第一接地结构131或第二接地结构132也可以是矩形金属薄片，或者接近矩形的金属薄片，可选地，该矩形金属薄片的宽度可以是[2mm，5mm]之间的任意值。

可选地，第一接地结构131或第二接地结构132天线部件1的高度可以根据配置该天线部件1的天线的带宽与工作频段确定，可选的，第一接地结构131或第二接地结构132天线部件1的高度与天线的带宽成正比例关系。天线部件1的高度大于接地结构的高度，为接地结构的高度与辐射片的厚度之和，由于辐射片11为金属薄片，因此，天线部件1的高度可以由第一接地结构131及第二接地结构132的高度决定，即天线部件的高度与接地结构的高度一致，因此，可以根据天线带宽和工作频段确定接地结构的高度。本发 明实施例对天线部件1的高度不做特别限定，例如，可以设置第一接地结构131及第二接地结构132为10mm，由于馈电结构12不能直接接地，因此可以设置为比接地结构短0.5mm至1mm之间，例如可以设置为9.5mm。

可以理解，第一接地结构131及第二接地结构132可以是等高的。

可以理解，第一接地结构131及第二接地结构132可以是相同形状的金属结构，例如都是金属圆柱体或者矩形金属薄片；也可以是不同形状的金属结构，例如一个是金属圆柱体，另一个是矩形金属薄片，即只要两个接地结构的高度基本保持一致且以馈电结构为准对称分布即可，本发明实施例对此不做特别限定。可以理解，第一接地结构131或第二接地结构132也可以是接近圆柱形或矩形的形状，略有不规则的形状设置不会对本发明实施例提供的天线部件1的性能产生影响。

可选地，作为本发明的另一个实施例，天线部件1可以包括三个以上的接地结构。如图2所示，以馈电结构12为中心，在辐射片11上对称设置第一接地结构131’、第二接地结构132’及第三接地结构133’。

如图2所示，第一接地结构131’、第二接地结构132’及第三接地结构133’均匀分布在边缘区域15内，馈电结构12位于中心区域14内。第一接地结构131’、第二接地结构132’及第三接地结构133’到馈电结构12的距离分别为b1，b2，b3，且满足b1＝b2＝b3，第一接地结构131’、第二接地结构132’及第三接地结构133’到馈电结构12的连接线之间的夹角分别为B1，B2，B3，且满足B1＝B2＝B3＝120°。即，三个接地结构之间的连接线可以构成一个等边三角形。

可选地，在本发明其他的实施例中，第一接地结构131’、第二接地结构132’及第三接地结构133’的连接线也可以构成一个近似的等边三角形，即允许b1≈b2≈b3，B1≈B2≈B3，具体可以参照图1所示实施例部分的相关说明，在此不做赘述。

在该实施例中，馈电结构12的投影点可以位于该等边三角形的中心点或中心点附近。

类似地，如图3所示，当天线部件1中包含四个接地结构16时，该四个接地结构16的连接线构成一个正方形；可选地，该四个接地结构16的连接线也可以构成一个近似的正方形。馈电结构12的投影点位于该正方形的中心点或中心点附近。具体可以参照本发明其他实施例中的相关说明，在此不做赘述。

在本发明实施例中，辐射片11的面积与天线工作频段相关。具体地，辐射片11的面积与信号的波长成正比，同时波长与频率成反比，因此，天线工作频段越高，辐射片11的面积可以越小。例如，当使用该天线部件11的天线工作在1.7G～2.1G的频段时，辐射片11的直径可以在[30mm，40mm]之间选取；当天线工作在2.3G～2.6G的频段时，辐射片11的直径可以在[20mm，30mm]之间选取，本领域技术人员可以根据天线性能的实际需求设置合适面积的辐射片，本发明实施例对此不做任何限制。

需要指出的是，接地结构的个数与配置该天线部件的天线的工作频段相关。可选地，当接地结构越多时，配置该天线部件的天线的工作频段将越偏向高频部分，即接地结构数量与天线的工作频段成正比例关系。结合辐射片面积与天线工作频段的反比例关系，在接地结构数量较多的情况下，为了保证天线能在特定的较低频段内正常工作，需要增加辐射片的面积。因此，接地结构的数量可以根据天线部件的实际性能需求确定，考虑到天线的小型化要求，可以将接地结构的数量配置为2根，3根或4根。

以下将举例说明本发明实施例提供的天线部件的应用效果。在该示例中，天线部件的圆形辐射片的直径为35mm，接地结构的高度为10mm，馈电结构的高度为9.5mm，接地结构与馈电结构均采用了1mm金属圆柱体。经增益测试，使用该天线部件的天线的驻波比小于2.5的相对带宽为12％，增益在2dB 左右，该天线的方向图圆度(antenna pattern roundness)为3.4dB。该天线在1.8G或者1.9G或者2.1G或者2.3G或者2.6G的频段上可以取得良好的发射效果。

本发明实施例提供的天线部件，适用于小站，该天线部件包括辐射片、位于辐射片同一侧的馈电结构以及至少两个接地结构，其中，接地结构以所述馈电结构为中心，对称设置在辐射片上，配置本实施例提供的天线部件的天线体积小，信号覆盖均匀，能够提升小站的信号覆盖效果。

图4为本发明实施例提供的另一种天线部件的正视图。该天线部件可以在小站内使用。

该天线部件2包括辐射片21、馈电结构22、第一接地结构231，第二接地结构232，馈电结构22与辐射片21相连接，第一接地结构231，第二接地结构232分别与所述辐射片21相连接。其中，馈电结构22位于辐射片21的中心区域24。

各部件的位置安排与各部件之间的连接关系可以参照图1所示实施例的描述，在此不做赘述。

如图3所示，天线部件2中的馈电结构22包括第一结构221与第二结构222，其中，第一结构221与辐射片21相连接，第二结构222与第一结构222相连接，第一结构221的投影面积大于第二结构222的投影面积。

可以理解，本发明实施例对第一结构221或第二结构222的形状不做任何限定，第一结构221可以是圆柱体、长方体或正方体等规则形状的结构，第二结构222可以是圆柱体或矩形片等规则形状的结构。可选地，第一结构221或第二结构222也可以是近似上述规则形状的其他结构。第一结构221与第二结构222均为金属材料。

本发明实施例对第一结构221的投影面积大小不做特别限定，只要保证第一结构221的投影面积大于第二结构222的投影面积即可。可选地，第一结构221的投影面积可以是第二结构222的投影面积的N倍(N为大于1的整数)。两结构之间的投影面积的差值越高，第一结构221与参考地，即配置该天线部件的天线的反射板之间的电容性与电感性越强，同时，需要考虑配置天线部件2的天线的工作频段与带宽，从而合理确定第一结构221的投影面积。

例如，第一结构221可以是直径在10mm以上且在17mm以下的金属圆柱体，第二结构222可以是直径在1mm以上且在3mm以下的金属圆柱体，或者第二结构222可以是宽度为2mm以上且在5mm以下的矩形金属薄片。

本发明实施例对第一结构221与第二结构222的高度不做特别限定。第一结构221与第二结构222可以等高，即均为馈电结构22整体高度的1/2。

以下将举例说明本发明实施例提供的天线部件的实际效果。在该示例中，天线部件的圆形辐射片的直径为35mm，接地结构的高度为15mm，馈电结构的整体高度为14.5mm，接地结构采用了1mm直径的金属圆柱体，馈电结构中与辐射片相连接的第一结构是直径为10mm的金属圆柱体，馈电结构中的第二结构是直径为1mm的金属圆柱体。经增益测试，使用该天线部件的天线的驻波比小于2.5的相对带宽为23％。在相对宽带较大的情况下，该天线的方向图圆度随频率变化很小，在1.7-2.2G频段内均小于3.5dB。该天线在1.7G～2.1G或者2.3G～2.6G的频段内都能取得良好的发射效果。

可选地，在该实施例中，接地结构的数量可以多于2根，接地结构的设置方式可以参照本发明其他实施例中的相关描述，在此不做赘述。

采用本发明实施例提供的天线部件，通过增大馈电结构与辐射板的接触面积，增强了馈电结构与参考地之间的电容性和电感性，扩展了天线的带宽范围，在更宽的带宽范围内能取得良好的信号覆盖效果。

图5是本发明实施例提供的一种天线的正视图。该天线可以在小站内使用。

如图5所示，天线3中包括天线部件31，反射板32。天线部件31可以是图1-图3任意实施例所示的天线部件。图5未示，天线部件31也可以是图4实施例所示的天线部件。

其中，天线部件31通过接地结构311与反射板32连接，天线部件31的馈电结构312与反射板32之间存在间隙，反射板32的投影面积大于天线部件31的辐射片313的投影面积，且反射板32的投影区域包含辐射片313的投影区域。

反射板32的形状不限，例如可以是矩形或圆形或其他规则或不规则图形；反射板的材料为金属材料。

具体地，天线部件31的接地结构312的一端连接在天线部件31的辐射板313上，另一端连接在反射板32上。馈电结构312的一端连接在天线部件31的辐射板313上，另一端与所述反射板32之间存在间隙，比如间隙是0.5mm以上且在1mm以下，即馈电结构312的高度比接地结构312短0.5mm至1mm。

可选地，天线3可以通过同轴电缆或微带线与小站的射频部分相连，用于传输射频信号，所述同轴电缆或微带线的外导体可以焊接在反射板32上，内导体可以通过焊接方式与天线部件31连接。

可选地，天线3可以是一种全向天线。

本发明实施例提供的天线，适用于小站，其中设置了以馈电结构为中心，对称设置在辐射片上的接地结构，该天线体积小，信号覆盖均匀，能够提升小站的信号覆盖效果。

图6是本发明实施例提供的一种小站的结构示意图。

该小站4包括内置天线41，该内置天线41可以是图5所示的天线。

该小站还可以包括与内置天线41相连接的射频单元42，射频单元42用于向内置天线41传输射频信号。

可选地，内置天线41可以通过同轴电缆或微带线与射频单元42相连接。

该小站可以是微蜂窝(micro cell)基站；或者微微蜂窝(pico cell)基站；或者接入点(AP，access point)等设备，本发明实施例对此不做特别限定。

采用本发明实施例提供的小站，在小站的内置天线中设置以馈电结构为中心，对称设置在辐射片上的接地结构，天线体积小，信号覆盖均匀，能够提升小站的信号覆盖效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (12)

1. 一种天线部件，其特征在于，在小站内使用，所述天线部件包括辐射片、馈电结构、至少两个接地结构，

   所述馈电结构的一端与所述辐射片相连接，每一个所述接地结构的一端与所述辐射片相连接，所述馈电结构与所述接地结构位于所述辐射片的同一侧；

   其中，所述至少两个接地结构以所述馈电结构为中心，对称设置在所述辐射片上。
2. 根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，所述馈电结构包括第一结构与第二结构，其中，所述第一结构的一端与所述辐射片相连接，所述第二结构与所述第一结构的另一端相连接，所述第一结构的投影面积大于所述第二结构的投影面积。
3. 根据权利要求2所述的天线部件，其特征在于，所述第一结构的投影面积是所述第二结构的投影面积的N倍，N为大于1的整数。
4. 根据权利要求2或3所述的天线部件，其特征在于，所述第一结构为金属圆柱体，且，所述第二结构为金属圆柱体或者矩形金属薄片。
5. 根据权利要求1-4任一所述的天线部件，其特征在于，所述接地结构的高度与配置所述天线部件的天线的工作带宽成正比例关系，所述天线部件的高度大于所述接地结构的高度。
6. 根据权利要求1-5任一所述的天线部件，其特征在于，所述辐射片的形状为中心对称或轴对称的图形。
7. 根据权利要求1-6任一所述的天线部件，其特征在于，所述接地结构的数量与配置所述天线部件的天线的工作频段成正比例关系。
8. 根据权利要求1-7任一所述的天线部件，其特征在于，

   所述馈电结构位于所述辐射片的中心区域，所述中心区域为以所述辐射片的中心为圆心，十分之一波长为直径的区域，其中，所述波长为配置所述 天线部件的天线的工作频段对应的电磁波波长。
9. 根据权利要求1-8任一所述的天线部件，其特征在于，

   所述至少两个接地结构位于所述辐射片的边缘区域，所述边缘区域为距离所述辐射片的边缘十分之一波长的区域，其中，所述波长为配置所述天线部件的天线的工作频段对应的电磁波波长。
10. 一种天线，其特征在于，在小站内使用，包括权利要求1-9任一所述的天线部件，与反射板，其中，

    所述天线部件的接地结构与所述反射板连接，所述天线部件的馈电结构与所述反射板之间存在间隙，所述反射板的投影面积大于所述天线部件的辐射片的投影面积，且所述反射板的投影区域包含所述辐射片的投影区域。
11. 根据权利要求10所述的天线，其特征在于，所述天线部件的馈电结构与所述反射板之间的间隙在0.5mm以上且在1mm以下。
12. 一种小站，其特征在于，包括权利要求10或11所述的天线。