CN106654542A - 一种小型化超宽频基站天线辐射单元及天线阵列 - Google Patents

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唐雨果
张绍华
丁勇
凌聪
黄梓璨
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Abstract

本发明公开了一种小型化超宽频基站天线辐射单元及天线阵列，小型化超宽频基站天线辐射单元包括辐射体、巴伦和馈电片，其特征在于：所述辐射体包括四个正交布置的对称辐射振子臂，所述巴伦包括两根空心巴伦支撑柱、两根空心馈电支撑柱，每个对称辐射振子臂各连接一根空心巴伦支撑柱或空心馈电支撑柱；所述馈电片包括两个正交布置的倒L型馈电片，分别包括竖直金属片、水平金属片和匹配块；在每根空心馈电支撑柱的底部设置有馈电开口。所述天线阵列包括所述小型化超宽频基站天线辐射单元。本发明体积小、频带宽、互调稳定性好。

Description

一种小型化超宽频基站天线辐射单元及天线阵列
技术领域
本发明涉及无线通信基站天线领域，尤其涉及一种小型化超宽频基站天线辐射单元，本发明还涉及一种采用该辐射单元的天线阵列。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，移动通信的制式越来越多，能覆盖1710-2690MHz的超宽频辐射单元越来越受到欢迎。为了在一副基站天线内实现空间分集或MIMO(Multi-input Multi-output,多输入多输出)，基站天线常采用双极化辐射单元作为基本辐射单元。
除了带宽，基站天线的一个非电气的重要指标是尺寸大小。小型化天线由于体积小、重量轻、抗风能力强、易于美化、性能提升等诸多优点，逐渐成为各设备厂商关注的焦点。常规超宽频天线尺寸1400*320*110mm，小型化天线体积同比同款常规使用天线，体积减小20％。小型化除了布局紧凑方法外，更重要的是基站天线辐射单元的小型化。
发明内容
为满足上述技术需求，本发明旨在提供一种具有优良电气性能的小型化超宽频基站天线辐射单元，以及一种采用该辐射单元的基站天线阵列。
本发明的技术方案提供一种小型化超宽频基站天线辐射单元，包括辐射体、巴伦和馈电片，所述辐射体包括四个正交布置的对称辐射振子臂，所述巴伦包括两根空心巴伦支撑柱、两根空心馈电支撑柱，每个对称辐射振子臂各连接一根空心巴伦支撑柱或空心馈电支撑柱；所述馈电片包括两个正交布置的倒L型馈电片，分别包括竖直金属片、水平金属片和匹配块，水平金属片连接竖直金属片和一个连接空心巴伦支撑柱的对称辐射振子臂，竖直金属片固定在一根空心馈电支撑柱内，该空心馈电支撑柱连接正交对应的另一个对称辐射振子臂；在每根空心馈电支撑柱的底部设置有馈电开口。
而且，所述空心巴伦支撑柱及空心馈电支撑柱分别在与相应对称辐射振子臂的连接处设置有槽口，做为馈电开口；至少两个槽口的深度不相同。
而且，一个馈电片的水平金属片在另一个馈电片的水平金属片上方；水平金属片位于下方的记为下馈电片，在下馈电片的水平金属片上部设置匹配块；水平金属片位于上方的记为上馈电片，在上馈电片的水平金属片下部设置匹配块。
而且，馈电片固定件嵌套在空心馈电支撑柱内，每个馈电片的竖直金属片穿过一个馈电片固定件中间设置的通孔，并且被馈电片固定件固定。
本发明还提供一种天线阵列，包括反射板和若干个在所述反射板上阵列排列的辐射单元，其中采用如前述的小型化超宽频基站天线辐射单元。
本发明提供了一种具有大的带宽及小尺寸的基站天线辐射单元，以及一种采用该种辐射单元的天线阵列。通过调整馈电片的尺寸参数，可以实现大的带宽。且辐射单元表面有框型交叉结构，与现有技术相当的电气指标情况下，本发明提供的基站天线辐射单元的尺寸更小，具备重要的市场价值。
附图说明
图1为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的立体结构示意图；
图2为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的底部结构示意图；
图3为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的辐射体的结构示意图；
图4为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的馈电片的结构示意图；
图5为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的上馈电片的结构示意图；
图6为本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元的下馈电片的结构示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例，以下提供本发明技术方案具体描述。
本发明提出一种小型化超宽频基站天线辐射单元，包括辐射体、馈电片、巴伦。所述辐射体包括四个对称辐射振子臂，所述巴伦包括两根空心巴伦支撑柱、两根空心馈电支撑柱。四个对称辐射振子臂正交分布，且对称辐射臂相对于辐射单元中心旋转对称，每个对称辐射振子臂各连接一根空心巴伦支撑柱或空心馈电支撑柱，具体为有两个相邻的对称辐射振子臂各连接一根空心馈电支撑柱，另两个对称辐射振子臂各连接一根空心巴伦支撑柱；所述馈电片为两个，是两个正交布置的倒L型馈电片，每个馈电片由竖直金属片、水平金属片和匹配块组成，水平金属片连接竖直金属片和一个对称辐射振子臂(此对称辐射振子臂连接一根空心巴伦支撑柱)，竖直金属片固定在一根空心馈电支撑柱内(此空心馈电支撑柱连接另一个正交对应的对称辐射振子臂)，在每根空心馈电支撑柱的底部设置有馈电开口。
参见图1、图2，本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元包括对称辐射振子臂1，馈电片2，巴伦3，对称辐射振子臂1有四个，四个对称辐射振子臂1相互交叉呈正交分布，组成双极化辐射体。四个对称辐射振子臂1相对于辐射单元的中心旋转对称，因而对两个极化方向而言，辐射体是相同的，这种布置可以增强两个极化间的一致性。
实施例中每个对称辐射振子臂为方形，朝向中心的角可设置为倒角结构。具体实施时可根据需要设置辐射振子臂的形状。
每个空心巴伦支撑柱及空心馈电支撑柱分别在与相应对称辐射振子臂的连接处设置有槽口，做为馈电开口。且至少两个槽口的深度不相同，否则容易造成两个馈电片接触而造成短路。
参见图3，巴伦3包括两个空心巴伦支撑柱5，两个空心馈电支撑柱6。四个辐射振子臂1中两个臂各连接一根空心馈电支撑柱6，另两个臂各连接一根空心巴伦支撑柱5。每根空心馈电支撑柱6的上部设置有馈电开口7，馈电开口7形状尺寸相同，每根空心馈电支撑柱6的下部设置有开口9，用于同轴电缆4的安置；每根空心巴伦支撑柱5的上部设置有馈电开口8。
所述馈电片，其中一个馈电片的水平金属片在另一个馈电片的水平金属片上方；水平金属片位于下方的记为下馈电片，在水平金属片上部加匹配块；水平金属片位于上方的记为上馈电片，在水平金属片下部加匹配块；因为高度不同会导致振子对应阻抗不同，两个匹配块形状不同，具体实施时可根据阻抗情况设置。
具体实施例时可设置馈电片固定件嵌套在空心馈电支撑柱内，每个馈电片的竖直金属片穿过一个馈电片固定件中间设置的通孔，并且被馈电片固定件固定，所述馈电片固定件为一体化成型。
参见图4至图6，馈电片2有2个，分别标记为上馈电片10和下馈电片11，上馈电片10或下馈电片11分别包括竖直金属片和水平金属片。上馈电片10和下馈电片11呈正交布置：上馈电片10的水平金属片记为上水平金属片12，下馈电片11的水平金属片记为下水平金属片13，上水平金属片12高于下水平金属片13，下水平金属片13在其上部安置匹配块17，上水平金属片12在其下部安置匹配块16。上馈电片10和下馈电片11的竖直金属片分别为固定在一根空心馈电支撑柱6中的竖直金属片14。一个辐射单元包括四根支撑柱，包括两根空心巴伦支撑柱5及两根空心馈电支撑柱6。一个馈电片2与一根空心巴伦支撑柱5及一根空心馈电支撑柱6组成馈电巴伦。例如，设上馈电片10的上水平金属片12一端连接对称辐射振子臂A，对称辐射振子臂A连接一根空心巴伦支撑柱5，另一端连接其竖直金属片14，竖直金属片14固定在一根空心馈电支撑柱6，空心馈电支撑柱6连接对称辐射振子臂C；设下馈电片11的下水平金属片13一端连接对称辐射振子臂B，对称辐射振子臂B连接一根空心巴伦支撑柱5，另一端连接其竖直金属片14，竖直金属片14固定在一根空心馈电支撑柱6，空心馈电支撑柱6连接对称辐射振子臂D。为辐射单元提供阻抗匹配及平衡-不平衡转换。由于馈电片2可以做成多级匹配的形式，因而本发明的基站天线辐射单元可以实现很大的带宽。
本发明还相应提供一种天线阵列，其包括反射板和若干个在所述反射板上阵列排列的辐射单元，其中采用前述的小型化超宽频基站天线辐射单元。小型化超宽频基站天线辐射单元实现的天线阵列，具体可实现的方式为：若干小型化超宽频基站天线辐射单元沿直线排列在反射板上，每个小型化超宽频基站天线辐射单元与反射板相连，具体为小型化超宽频基站天线辐射单元的空心馈电支撑柱穿过反射板上的通孔，空心巴伦支撑柱与反射板之间相连，每个小型化超宽频基站天线辐射单元由固定螺钉固定在反射板上。所得天线阵列是由若干相同十字型结构辐射单元沿直线排列，且阵列间距相等的天线系统。
本发明实施例的阵列天线的S参数和辐射方向图的测试结果表明，本发明的小型化超宽频基站天线辐射单元具有良好的电气性能。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种小型化超宽频基站天线辐射单元，包括辐射体、巴伦和馈电片，其特征在于：所述辐射体包括四个正交布置的对称辐射振子臂，所述巴伦包括两根空心巴伦支撑柱、两根空心馈电支撑柱，每个对称辐射振子臂各连接一根空心巴伦支撑柱或空心馈电支撑柱；所述馈电片包括两个正交布置的倒L型馈电片，分别包括竖直金属片、水平金属片和匹配块，水平金属片连接竖直金属片和一个连接空心巴伦支撑柱的对称辐射振子臂，竖直金属片固定在一根空心馈电支撑柱内，该空心馈电支撑柱连接正交对应的另一个对称辐射振子臂；在每根空心馈电支撑柱的底部设置有馈电开口。
2.根据权利要求1所述小型化超宽频基站天线辐射单元，其特征在于：所述空心巴伦支撑柱及空心馈电支撑柱分别在与相应对称辐射振子臂的连接处设置有槽口，做为馈电开口；至少两个槽口的深度不相同。
3.根据权利要求1所述小型化超宽频基站天线辐射单元，其特征在于：一个馈电片的水平金属片在另一个馈电片的水平金属片上方；水平金属片位于下方的记为下馈电片，在下馈电片的水平金属片上部设置匹配块；水平金属片位于上方的记为上馈电片，在上馈电片的水平金属片下部设置匹配块。
4.根据权利要求1所述小型化超宽频基站天线辐射单元，其特征在于：馈电片固定件嵌套在空心馈电支撑柱内，每个馈电片的竖直金属片穿过一个馈电片固定件中间设置的通孔，并且被馈电片固定件固定。
5.一种天线阵列，包括反射板和若干个在所述反射板上阵列排列的辐射单元，其特征在于：采用如权利要求1～4任意一项所述的小型化超宽频基站天线辐射单元。
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