CN106921027A - 双极化辐射装置及天线、基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双极化辐射装置，其包括金属反射板、绝缘介质以及至少一个双极化振子，所述绝缘介质和双极化振子位于所述金属反射板同一侧，所述双极化振子包括多个辐射臂，所述绝缘介质呈长条状，且所述绝缘介质和辐射臂皆设于所述金属反射板上方，所述绝缘介质与所述金属反射板之间的距离小于所述辐射臂与所述金属反射板之间的距离。本发明的双极化辐射装置，可等效增加双极化振子的辐射臂谐振长度以及巴伦高度，从而实现双极化辐射装置的小截面、低剖面设计。相应地，本发明还提供一种天线，其运用了所述双极化辐射装置，从而实现其小型化，便于安装。此外，本发明还提供一种运用了所述天线的基站。

Description

双极化辐射装置及天线、基站

技术领域

本发明涉及移动通信天线技术领域，尤其涉及一种双极化辐射装置、运用了该双极化辐射装置的天线以及运用了所述天线的基站。

背景技术

随着移动通信网络制式的增多，多种通信制式并存，共站共址的系统共体天线逐渐成为运营商建网的首要选择，其优化了资源配置，节省了站址和天馈资源，减小了物业协调难度，降低了投资成本。随着第四代移动通信网络建设的加速，各运营商开始寻求能够向下兼容GSM800、GSM900、DCS1800、PCS、CDMA1800、CDMA2000等2G及3G制式，且能够向上兼容LTE700、LTE2600等4G制式的超宽带天线；同时，随着建站空间的限制，小型化需求成为天线的发展趋势，对基站天线的小型化、多系统、宽频化需求日益加深。

然而，随着频带的拓宽，天线尺寸也相应增大，特别是天线高度的增大，因为宽频带以及多频设计往往容易导致天线整体的高度增大。一般而言，可通过减小天线辐射单元的高度以降低天线的整体高度，但天线设计原理要求辐射单元的有效辐射高度为工作频段中心频点对应波长的四分之一才能达到最优的辐射效率，因此设计宽频带的辐射单元时辐射单元的高度很难降低，导致天线的整体尺寸较大，不利于天线的小型化，导致安装极为不便。

因此，设计一种体积较小且结构紧凑，同时还具有较宽频带的辐射单元是一个必然趋势。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种双极化辐射装置，其特点是实现了低剖面、小截面设计，从而减小所述双极化辐射装置的整体尺寸。

本发明的另一目的是提供一种应用了所述双极化辐射装置的天线，其特点是实现了小型化设计，便于安装。

本发明的再一目的是提供一种应用了所述天线的基站。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种双极化辐射装置，其包括金属反射板、绝缘介质以及至少一个双极化振子，所述绝缘介质和双极化振子位于所述金属反射板同一侧，所述双极化振子包括多个辐射臂，所述绝缘介质呈长条状，且所述绝缘介质和辐射臂皆设于所述金属反射板上方，所述绝缘介质与所述金属反射板之间的距离小于所述辐射臂与所述金属反射板之间的距离。

进一步地，所述双极化振子包括第一辐射臂和第二辐射臂，所述绝缘介质包括第一绝缘介质和第二绝缘介质，所述第一绝缘介质和第二绝缘介质沿所述金属反射板纵向对称地设于所述双极化振子两侧。

更进一步地，所述第一辐射臂和第二辐射臂皆呈长条状，所述第一辐射臂与所述第一绝缘介质平行，所述第二辐射臂与所述第二绝缘介质平行。

可选地，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影位于与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影覆盖的区域之内。

可选地，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影和与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影部分重叠。

可选地，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影和与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影无重叠部分。

进一步地，所述双极化振子为低频辐射单元，所述金属反射板上还设有若干高频辐射单元。

优选地，所述高频辐射单元包括嵌套于所述双极化振子内的第一高频辐射单元、设于相邻两双极化振子之间的第二高频辐射单元以及沿所述金属反射板纵向设于所述双极化振子两侧的多个第三高频辐射单元，嵌套于所述双极化振子内的第一高频辐射单元与设于相邻两双极化振子之间的第二高频辐射单元共轴且等间距设置，位于所述双极化振子同侧的多个第三高频辐射单元共轴且等间距设置。

可选地，所述绝缘介质的制作材料为玻璃钢、POM、ABS、PTFE或PVC。

可选地，所述绝缘介质的横截面呈圆形或任意多边形。

对应地，本发明还提供一种天线，其包括上述任意一项技术方案所述的双极化辐射装置。

对应地，本发明还提供一种基站，该基站安装有所述天线。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明的双极化辐射装置中，通过将所述绝缘介质设置在辐射臂下方或周围，并使所述绝缘介质与金属反射板之间的距离小于所述辐射臂与金属反射板之间的距离，可等效增加辐射臂的谐振长度以及双极化振子的巴伦高度，因而在能够实现最优辐射效率的条件下，只需采用实际高度小于工作频段中心频点对应波长的四分之一的双极化振子，从而实现双极化振子的低剖面设计，同时，由于等效增加了辐射臂的谐振长度，因此可采用尺寸较小的辐射臂，从而实现双极化振子的小截面设计。因此，通过上述设计，可在整体上减小所述双极化振子的尺寸，实现所述双极化辐射装置的小型化。

在所述双极化振子两侧设置对称的绝缘介质，可使得所述双极化振子中的所有辐射臂的等效谐振长度增加，且增加幅度一致；亦使得所述双极化振子中所有巴伦的等效高度增加，增加幅度亦一致，从而从整体上增加所述双极化振子的辐射臂谐振长度以及巴伦高度。并且，将所述绝缘介质设计成长条状，不论所述双极化振子的形状如何变化，都无需更换新的绝缘介质；当所述双极化振子两侧的第一绝缘介质和第二绝缘介质分别设计成一整条且长度与所述金属反射板的长度接近，并沿所述金属反射板纵向设置时，增加或减少所述双极化振子的数目，也都无需更换新的绝缘介质；综上，当所述双极化振子的形状和/或数目发生改变时，所述绝缘介质始终固定，无需更换，因此极大地简化了所述双极化辐射装置的制作工艺。

在本发明的双极化辐射装置中，所述双极化振子作为低频辐射单元，另外还可在所述双极化振子内嵌套第一高频辐射单元，同时，在每相邻两个双极化振子之间设置第二高频辐射单元，以及在所述双极化振子两侧沿所述金属反射板纵向设置多个第三高频辐射单元，由于将所述绝缘介质设置在所述辐射臂下方或周围，因此可减小所述双极化振子对于嵌套在其内的第一高频辐射单元辐射性能的影响，也可减小位于所述双极化振子不同侧的两个第三高频辐射单元之间的间距，从而减小了所述金属反射板的宽度，即进一步减小了所述双极化辐射装置的尺寸。

本发明的天线采用了上述双极化辐射装置，由以上的分析可知，所述双极化振子可实现小截面、低剖面设计，因此天线的尺寸也可相应减小，实现了天线的小型化，便于安装，也便于维修和维护。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的双极化辐射装置的一种实施例的立体结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本发明的双极化辐射装置的另一种实施例的立体结构示意图；

图4为图3中B部分的放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

图1和图2共同示出了本发明的双极化辐射装置100的一种实施例。所述双极化辐射装置100包括金属反射板10、双极化振子20以及绝缘介质30，所述双极化振子20和绝缘介质30皆设于所述金属反射板的同一侧。所述双极化振子20的数目至少为1个，各双极化振子20的结构完全相同，每个双极化振子20包括多个等高设置的辐射臂。所述双极化振子20设于所述金属反射板10上，其辐射臂处于所述金属反射板10的上方，以所述金属反射板10上设置所述双极化振子20的一面为参考面，所述双极化振子20上的辐射臂离该参考面有一定的距离以形成一定的高度，所述绝缘介质30呈长条状，所述绝缘介质30通过支撑件40而设于所述金属反射板10上方以使得所述绝缘介质30相对该参考面而具有一定的高度，并且，所述辐射臂的高度大于所述绝缘介质30的高度，同时保证所述辐射臂与绝缘介质30保持非连接状态。所述绝缘介质30可沿所述金属反射板10纵向设置，也可沿所述金属反射板10横向设置，或者两种方案的结合。

由于电磁波在不同介质中的传播速率不同，介质的介电常数越高，电磁波在该介质中的传播速率越低，因此在同样的物理尺寸下，绝缘介质的介电常数较高，对应的电磁波传输电长度较大。在上述设计中，由于所述绝缘介质30的高度小于所述辐射臂的高度，因此可增加所述辐射臂的电长度以及所述辐射臂与所述金属反射板10之间的电长度，即等效增加所述辐射臂的谐振长度以及所述双极化振子20的巴伦高度。基于此，在满足所述双极化振子20的高度为工作频段中心频点对应波长的四分之一以实现最优辐射效率的条件下，可选取尺寸较小的双极化振子20，即该双极化振子20具有较小尺寸的巴伦以及辐射臂，从而实现所述双极化振子20的小截面、低剖面设计，继而在整体上减小所述双极化辐射装置100的尺寸，实现其小型化。

具体地，考虑到对称性，所述双极化振子20包括第一辐射臂201和第二辐射臂202，对应地，所述绝缘介质30包括第一绝缘介质301和第二绝缘介质302。以所述金属反射板10的纵向中心轴为参考轴，所述双极化振子20的中心在所述金属反射板10上的投影在所述参考轴上，所述第一辐射臂201与所述第一绝缘介质301位于所述参考轴的同一侧，而所述第二辐射臂202和第二绝缘介质302则位于所述参考轴的另一侧。

优选地，所述第一辐射臂201、第二辐射臂202、第一绝缘介质301和第二绝缘介质302皆呈长条状。并且，所述第一绝缘介质301与所述第一辐射臂201平行，所述第二绝缘介质302与所述第二辐射臂202平行。所述第一绝缘介质301既可以是完整的一件，以配合所有的双极化振子20，也可以是分离的多件，且每件对应配合一个双极化振子20，所述第二绝缘介质302同理。需要说明的是，对绝缘介质而言，上文提及的“长条状”以及此处说的“长条状”，并非从严格意义上限定所述绝缘介质的形状是完全笔直的，而是允许有小部分的弯曲，且弯曲长度不大，只要不影响其发挥的作用即可。

通过在所述双极化振子20两侧设置对称的第一绝缘介质301和第二绝缘介质302，可使得所述双极化振子20中的所有辐射臂的等效谐振长度增加，且增加幅度一致；亦使得所述双极化振子20中所有巴伦的等效高度增加，增加幅度亦一致，从而从整体上增加所述双极化振子20的辐射臂谐振长度以及巴伦高度。并且，当所述双极化振子20两侧的第一绝缘介质301和第二绝缘介质302分别设计成一整条且长度与所述金属反射板10的长度接近，并沿所述金属反射板10纵向设置时，不论所述双极化振子20的形状如何变化，都无需更换新的绝缘介质，且增加或减少所述双极化振子20的数目，也无需更换新的绝缘介质，综上，当所述双极化振子20的形状和/或数目发生改变时，所述第一绝缘介质301和第二绝缘介质302始终固定，无需更换，因此极大地简化了所述双极化辐射装置100的制作工艺。

当然，所述辐射臂和绝缘介质30也可以具有其他形状，如圆环状，只要能够实现等效增加所述辐射臂的谐振长度和所述双极化振子20的巴伦高度的效果即可。

具体地，关于所述绝缘介质30与所述辐射臂的相对位置，有三种方案可以选择。由于所述第一绝缘介质301和第二绝缘介质302关于所述双极化振子20对称设置，因此为便于理解，下面选取所述第一绝缘介质301和所述第一辐射臂201的相对位置关系进行说明。

第一种方案中，所述第一绝缘介质301在所述金属反射板10上的正投影位于所述第一辐射臂201在所述金属反射板10上的正投影覆盖的区域之内。

第二种方案中，所述第一绝缘介质301在所述金属反射板10上的正投影与所述第一辐射臂201在所述金属反射板10上的正投影部分重叠。

第三种方案中，所述第一绝缘介质301在所述金属反射板10上的正投影与所述第一辐射臂201在所述金属反射板10上的正投影错开，即不存在重叠部分。

以上三种方案均可实现等效增加所述第一辐射臂201的谐振长度以及所述双极化振子20的巴伦高度，对于所述第二绝缘介质302和所述第二辐射臂202亦同理。

请参阅图3和图4，其示出了本发明的双极化辐射装置100的另一种实施例。在上述实施例的基础上，进一步地，还可以以所述双极化振子20为低频辐射单元，并在所述金属反射板10上设置高频辐射单元，下面具体描述所述高频辐射单元与所述双极化振子20的位置关系。为了方便描述，可结合图4，默认所述双极化振子20的数目为5个。

在本实施例中，优选地，各双极化振子20共轴且等间距设置，每个双极化振子20内皆嵌套有第一高频辐射单元50，相邻两个双极化振子20间设有第二高频辐射单元60，且所述第二高频辐射单元60与所述第一高频辐射单元50共轴。并且，以所述金属反射板10的中心轴为参考轴，在所述双极化振子20的两侧沿所述金属反射板10的纵向还分别设有多个第三高频辐射单元70，以所述参考轴的某一侧为例，位于该侧的多个第三高频辐射单元70共轴且等间距设置。所述第一高频辐射单元50、第二高频辐射单元60和第三高频辐射单元70的结构、功能等既可以相同，也可以不同，既可以工作于同一频段，也可工作于不同的频段，具体根据实际需要确定。

通过在所述金属反射板10上设置高频辐射单元，可使得所述双极化辐射装置100能够工作于低频和高频等不同频段。根据前文描述可知，由于将所述绝缘介质30设置在所述辐射臂两侧或周围，可增加所述辐射臂的电长度，从而可实现所述双极化振子20的小型化设计，因此可减小所述双极化振子20对于嵌套在其内的第一高频辐射单元50以及相邻两个双极化振子20之间的第二高频辐射单元60的辐射性能的影响，也可减小位于所述双极化振子20不同侧的两个第三高频辐射单元70之间的间距，从而减小了所述金属反射板10的宽度，即进一步减小了所述双极化辐射装置100的尺寸。

当然，关于所述高频辐射单元的设置还有其他多种方式。具体地：

一种实施例中，所述高频辐射单元只包含所述第一高频辐射单元50。所述第一高频辐射单元50嵌套于所述双极化振子20内。

一种实施例中，所述高频辐射单元包括所述第一高频辐射单元50和第二高频辐射单元60。每个双极化振子20内嵌套有所述第一高频辐射单元50，且相邻两个双极化振子20之间设有所述第二高频辐射单元60。所述第一高频辐射单元50与第二高频辐射单元共轴且等间距设置。

一种实施例中，所述高频辐射单元包括所述第一高频辐射单元50和第三高频辐射单元70。每个双极化振子20内皆嵌套有所述第一高频辐射单元50，所述双极化振子20两侧沿所述金属反射板10纵向分别设有多个所述第三高频辐射单元70，位于所述双极化振子20同侧的多个第三高频辐射单元70共轴且等间距设置。

一种实施例中，所述高频辐射单元只包含所述第二高频辐射单元60。每相邻两个双极化振子20之间皆设有所述第二高频辐射单元60。

一种实施例中，所述高频辐射单元包括所述第二高频辐射单元60和第三高频辐射单元70。每相邻两个双极化振子20之间皆设有所述第二高频辐射单元60，且所述双极化振子20两侧沿所述金属反射板10纵向分别设有多个所述第三高频辐射单元70，位于所述双极化振子20同侧的多个第三高频辐射单元70共轴且等间距设置。

一种实施例中，所述高频辐射单元只包含所述第三高频辐射单元70。所述双极化振子20两侧沿所述金属反射板10纵向分别设有多个所述第三高频辐射单元70，位于所述双极化振子20同侧的多个第三高频辐射单元70共轴且等间距设置。

在上述两个实施例中，所述绝缘介质30可以选择多种不同的材料制作，包括但不限于玻璃钢、POM(polyformaldehyde，聚甲醛)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styreneplastic，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)、PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)和PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)，这些材料具有高强度、高刚度、耐磨性好等优点。

所述绝缘介质30的横截面的形状非固定，既可以呈圆形，也可以呈任意多边形。

相应地，本发明还提供一种天线，该天线运用了所述双极化辐射装置100，由于在所述辐射臂的下方或周围设置所述绝缘介质30可实现所述双极化辐射装置100的小截面、低剖面设计，因此所述天线的整体尺寸也相应减小，从而实现所述天线的小型化设计，便于其安装、维护和维修。

相应地，本发明还提供一种基站，该基站应用了所述天线，同理，该基站也具有所述天线所具有的优点，故不赘述。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双极化辐射装置，其特征在于，包括金属反射板、绝缘介质以及至少一个双极化振子，所述绝缘介质和双极化振子位于所述金属反射板同一侧，所述双极化振子包括多个辐射臂，所述绝缘介质呈长条状，且所述绝缘介质和辐射臂皆设于所述金属反射板上方，所述绝缘介质与所述金属反射板之间的距离小于所述辐射臂与所述金属反射板之间的距离。

2.根据权利要求1所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述双极化振子包括第一辐射臂和第二辐射臂，所述绝缘介质包括第一绝缘介质和第二绝缘介质，所述第一绝缘介质和第二绝缘介质沿所述金属反射板纵向对称地设于所述双极化振子两侧。

3.根据权利要求2所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述第一辐射臂和第二辐射臂皆呈长条状，所述第一辐射臂与所述第一绝缘介质平行，所述第二辐射臂与所述第二绝缘介质平行。

4.根据权利要求3所述的双极化辐射装置，其特征在于，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影位于与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影覆盖的区域之内。

5.根据权利要求3所述的双极化辐射装置，其特征在于，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影和与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影部分重叠。

6.根据权利要求3所述的双极化辐射装置，其特征在于，各绝缘介质在所述金属反射板上的正投影和与该绝缘介质平行的辐射臂在所述金属反射板上的正投影无重叠部分。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述双极化振子为低频辐射单元，所述金属反射板上还设有若干高频辐射单元。

8.根据权利要求7所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述高频辐射单元包括嵌套于所述双极化振子内的第一高频辐射单元、设于相邻两双极化振子之间的第二高频辐射单元以及沿所述金属反射板纵向设于所述双极化振子两侧的多个第三高频辐射单元，嵌套于所述双极化振子内的第一高频辐射单元与设于相邻两双极化振子之间的第二高频辐射单元共轴且等间距设置，位于所述双极化振子同侧的多个第三高频辐射单元共轴且等间距设置。

9.一种天线，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的双极化辐射装置。

10.一种基站，其特征在于，包括权利要求9所述的天线。