CN107910636B - 一种宽频辐射单元及天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动通信天线技术领域，公开了一种宽频辐射单元及天线。宽频辐射单元包括：底座、巴伦、偶极子、馈电片；四组巴伦的一端均固定在底座上；每组巴伦包括平行相邻设置的两条支撑柱，每组偶极子包括对称地分别固定于两条支撑柱上的两个辐射臂；巴伦、偶极子、底座构成辐射单元主体；馈电片位于巴伦和偶极子的交汇处，且不高于偶极子的辐射面，馈电片与辐射单元主体合成一体。天线包括：金属反射板，以及至少一个设置于金属反射板上的宽频辐射单元。本发明解决了现有技术中宽频辐射单元及天线难以满足电气性能要求、体积较大及偏重、装配复杂、可靠性较差的问题，达到了加工简单、可靠性高、小型化、轻量化、电气性能优良的技术效果。

Description

一种宽频辐射单元及天线

技术领域

本发明涉及移动通信天线技术领域，尤其涉及一种宽频辐射单元及天线。

背景技术

移动通信系统的迅速发展对系统的复杂度、质量要求均越来越高，天线作为移动通信网络覆盖的前端核心设备，面临着严峻的挑战及发挥着巨大作用。近年来，2G、3G和4G的多种网络制式共存共站，使得站址资源日益紧张，在城市开设新站址资源更加困难。在此大环境下，多频多端口基站天线的需求越来越多，对性能指标的要求也越来越严。共站能极大的节省天面空间，节约建设资源，多端口天线成为发展趋势的首选。

然而，多频多端口天线不可避免的带来天线尺寸的加大，从而带来安装、风载风险。在涉及包含多列低频段(690M～960M)的多端口天线的情况下，问题尤为突出。故多频多端口基站天线对低频辐射单元提出了更严格的要求，包括尺寸小、能嵌套高频振子且与高频振子之间的互耦小。

现有技术中，低频辐射单元的辐射口径通常较大，在其嵌套高频振子时会带来互耦，甚至低频辐射单元会覆盖高频振子，影响其辐射效果。造成天线阵列性能难以实现，天线边界更加复杂。

窄带的基站天线达到上述电气性能要求并不困难，但对于包含在690-960MHz频带的基站天线，由于无法保证双极化辐射单元的辐射臂上的电流在如此宽的频率内都保持平衡性，因此在有限尺寸下很难保证满足运营商提出的所有性能指标，尤其是前后比、水平波瓣收敛性等。

发明内容

本申请实施例通过提供一种宽频辐射单元及天线，解决了现有技术中宽频辐射单元及天线难以满足电气性能要求、体积较大及偏重、装配复杂、可靠性较差的问题。

本申请实施例提供一种宽频辐射单元，包括：一个底座、四组巴伦、四组偶极子、四个馈电片；

四组所述巴伦的一端均固定在所述底座上；每组所述巴伦包括平行相邻设置的两条支撑柱，每组所述偶极子包括对称地分别固定于两条所述支撑柱上的两个辐射臂；

所述巴伦、所述偶极子、所述底座构成辐射单元主体；所述馈电片位于所述巴伦和所述偶极子的交汇处，所述馈电片不高于所述偶极子的辐射面，所述馈电片与所述辐射单元主体合成一体；所述宽频辐射单元压铸一体化成型。

优选的，每个所述辐射臂均包括直线段和弯折段；所述直线段与所述支撑柱连接，且所述直线段位于水平方向；所述弯折段与所述直线段连接，且所述弯折段向下90°弯折；所述直线段和所述弯折段的夹角之间设置有圆弧面。

优选的，所述直线段设置有第一凹槽。

优选的，所述宽频辐射单元还包括：第一非导体介质；

所述第一非导体介质的两端设置有卡扣，所述第一非导体介质通过所述卡扣卡进所述第一凹槽中以连接相邻的两组所述偶极子。

优选的，所述支撑柱设置有第二凹槽，馈电电缆放置在所述第二凹槽中。

优选的，所述巴伦设置有焊接座，所述馈电片设置有焊槽，馈电电缆外导体焊接在所述焊接座上，馈电电缆内导体焊接在所述焊槽上。

优选的，所述宽频辐射单元还包括：第二非导体介质；

所述第二非导体介质的两端设置有卡舌，所述第二非导体介质通过所述卡舌卡进平行相邻设置的两个所述支撑柱之间。

优选的，所述底座设置有圆柱螺钉固定座；所述底座包括外圆环和内圆环，所述外圆环和所述内圆环形成不小于2mm的高度差；所述圆柱螺钉固定座与所述外圆环的表面形成不小于1mm的高度差。

采用本发明提供的宽频辐射单元，本申请提供一种天线，包括：金属反射板，以及至少一个设置于所述金属反射板上的所述宽频辐射单元。

优选的，所述天线还包括：高频辐射单元；

所述宽频辐射单元内部嵌套有所述高频辐射单元，相邻的两个所述宽频辐射单元之间设置一个所述高频辐射单元；所述宽频辐射单元和所述高频辐射单元均线性排列在所述金属反射板上。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，巴伦、偶极子、底座构成辐射单元主体，馈电片位于巴伦和偶极子的交汇处，并与辐射单元主体合成一体，宽频辐射单元压铸一体化成型。即本发明的馈电片与宽频辐射单元主体合成一体，相比于传统馈电片与辐射单元主体分成的结构方式，本发明装配更加便捷、尺寸更加精准、操作更加方便。将馈电片与辐射单元主体合成一体，减少了部件的数量，同时减少了装配过程中带来的差异，同时在辐射单元倒置焊接、装配运输过程中受力更加均匀，减小人为操作的差异导致的形变，节省了物料成本及提升了装配效率。压铸一体化成型，加工简单方便、一致性好、可靠性高、电气性能优良。此外，本发明中馈电片不高于偶极子的辐射面，四组偶极子的辐射面形成一个平齐的正方形，改变了传统辐射单元馈电片高于振子辐射面的结构；辐射面形成平齐的正方形相比圆形辐射面减小了辐射口径，节省了天线组阵空间。

本发明还涉及一种采用此宽频辐射单元在金属反射板上均匀排布的双极化天线及嵌套在此宽频辐射单元中间高频的多频多端口天线。本发明在保证宽频辐射单元电气性能的同时，能保证嵌套在其中的高频辐射单元的电气性能，减小宽频辐射单元的口径，有利于天线布局，实现了天线的小型化、轻量化。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的背部结构示意图；

图4为本发明采用图1所示的宽频辐射单元构成双极化天线的结构示意图；

图5为本发明采用图1所示的宽频辐射单元构成多频共用天线的结构示意图。

其中，1-底座、2-巴伦、3-偶极子、4-馈电片、5-支撑柱、6-辐射臂、7-直线段、8-弯折段、9-圆弧面、10-第一凹槽、11-第二凹槽、12-第一非导体介质、13-第二非导体介质、14-圆柱螺钉固定座、15-外圆环、16-内圆环；

20-宽频辐射单元、30-高频辐射单元、40-金属反射板、50-反射面。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种宽频辐射单元及天线，解决了现有技术中宽频辐射单元及天线难以满足电气性能要求、体积较大及偏重、装配复杂、可靠性较差的问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种宽频辐射单元，包括：一个底座、四组巴伦、四组偶极子、四个馈电片；

四组所述巴伦的一端均固定在所述底座上；每组所述巴伦包括平行相邻设置的两条支撑柱，每组所述偶极子包括对称地分别固定于两条所述支撑柱上的两个辐射臂；

所述巴伦、所述偶极子、所述底座构成辐射单元主体；所述馈电片位于所述巴伦和所述偶极子的交汇处，所述馈电片不高于所述偶极子的辐射面，所述馈电片与所述辐射单元主体合成一体；所述宽频辐射单元压铸一体化成型。

一种天线，包括：金属反射板，以及至少一个设置于所述金属反射板上的所述宽频辐射单元。

在本申请实施例中，巴伦、偶极子、底座构成辐射单元主体，馈电片位于巴伦和偶极子的交汇处，并与辐射单元主体合成一体，宽频辐射单元压铸一体化成型。即本发明的馈电片与宽频辐射单元主体合成一体，相比于传统馈电片与辐射单元主体分成的结构方式，本发明装配更加便捷、尺寸更加精准、操作更加方便。将馈电片与辐射单元主体合成一体，减少了部件的数量，同时减少了装配过程中带来的差异，同时在辐射单元倒置焊接、装配运输过程中受力更加均匀，减小人为操作的差异导致的形变，节省了物料成本及提升了装配效率。宽频辐射单元压铸一体化成型，加工简单方便、一致性好、可靠性高、电气性能优良。此外，本发明中馈电片不高于偶极子的辐射面，四组偶极子的辐射面形成一个平齐的正方形，改变了传统辐射单元馈电片高于振子辐射面的结构；辐射面形成平齐的正方形相比圆形辐射面减小了辐射口径，节省了天线组阵空间。

本发明还涉及一种采用此宽频辐射单元在金属反射板上均匀排布的双极化天线及嵌套在此宽频辐射单元中间高频的多频多端口天线。本发明在保证宽频辐射单元电气性能的同时，能保证嵌套在其中的高频辐射单元的电气性能，减小宽频辐射单元的口径，有利于天线布局，实现了天线的小型化、轻量化。

为了使本发明的目的、技术方案能清晰表述，以下结合附图并列出优选实施例对本发明做进一步详细说明。需要提示的是，本处所描述的具体实施例及细节是为了阐述对本发明更加透彻的理解，不能解释为对本发明的限制。

本发明提供了一种宽频辐射单元及采用该辐射单元及在其中进行嵌套高频辐射单元组成的单频天线及多频多端口天线，参见图1、图2、图3、图4、图5。后续结合附图对本案发明进行详细阐述。

本发明展示了一种宽频辐射单元20，其用于装配在金属反射板40上组成天线，用于接收和发射通信信号。

所述宽频辐射单元20包括：一个底座1、四组巴伦2、四组偶极子3、四个馈电片4。其中，四组所述巴伦2的一端均固定在所述底座1上；每组所述巴伦2包括平行相邻设置的两条支撑柱5，每组所述偶极子3包括对称地分别固定于两条所述支撑柱5上的两个辐射臂6。

所述巴伦2、所述偶极子3、所述底座1构成辐射单元主体；所述馈电片4位于所述巴伦2和所述偶极子3的交汇处，所述馈电片4不高于所述偶极子3的辐射面，所述馈电片4与所述辐射单元主体合成一体；所述宽频辐射单元20压铸一体化成型。

每个所述辐射臂6均包括直线段7和弯折段8；所述直线段7与所述支撑柱5连接，且所述直线段7位于水平方向；所述弯折段8与所述直线段7连接，且所述弯折段8向下90°弯折；所述直线段7和所述弯折段的夹角之间设置有圆弧面9。

所述直线段7设置有第一凹槽10。

所述第一非导体介质12的两端设置有卡扣，所述第一非导体介质12通过所述卡扣卡进所述第一凹槽10中以连接相邻的两组所述偶极子3。

所述支撑柱5设置有第二凹槽11，馈电电缆放置在所述第二凹槽11中。

所述巴伦2设置有焊接座，所述馈电片4设置有焊槽，馈电电缆外导体焊接在所述焊接座上，馈电电缆内导体焊接在所述焊槽上。

所述第二非导体介质13的两端设置有卡舌，所述第二非导体介质13通过所述卡舌卡进平行相邻设置的两个所述支撑柱5之间。

所述底座1设置有圆柱螺钉固定座14；所述底座1包括外圆环15和内圆环16，所述外圆环15和所述内圆环16形成不小于2mm的高度差；所述圆柱螺钉固定座14与所述外圆环15的表面形成不小于1mm的高度差。

为了更清楚的了解本发明，下面将结构和作用结合进行说明。

所述宽频辐射单元20有四组对称的所述偶极子3，四组对称的所述偶极子3处于同一平面上，每组所述偶极子3通过所述巴伦2相连在所述底座1上，四组所述巴伦2之间相互呈90°分布在所述底座1上并定位，所述底座1优选为空心圆柱。所述巴伦2与所述底座1的夹角不小于145°，所述巴伦2呈斜线段与所述底座1连接。每组所述馈电片4不高于所述偶极子3的辐射面，四组所述偶极子3的辐射面形成一个平齐的正方形。

所述馈电片4在所述偶极子3与所述巴伦2的交汇处，且所述馈电片4的位置低于所述偶极子3的辐射面。所述馈电片4与所述偶极子3、所述巴伦2、所述底座1形成一体，所述馈电片4向所述偶极子3的方向延伸并与所述宽频辐射单元主体合成一体。

同轴电缆通过所述巴伦2背部的开口矩形(即第二凹槽11)。同轴电缆外导体焊接在所述巴伦2的焊接座上，同轴电缆内导体直接焊接在所述馈电片4的焊槽上。

采用本发明的所述馈电片4与宽频辐射单元主体合成一体且位置低于所述辐射臂6，相比于传统馈电片与辐射单元主体分成的结构方式，本发明装配更加便捷、尺寸更加精准、操作更加方便。将所述馈电片4与辐射单元主体合成一体，减少了部件的数量，同时减少了装配过程中带来的差异，同时在所述宽频辐射单元20倒置焊接、装配运输过程中受力更加均匀，减小人为操作的差异导致的形变，节省了物料成本及提升了装配效率。

采用本发明，每组所述馈电片4不高于所述偶极子3的辐射面，四组所述偶极子3的辐射面形成一个平齐的正方形，改变了传统辐射单元馈电片高于振子辐射面，辐射面形成平齐的正方形相比圆形辐射面减小了辐射口径，节省了天线组阵空间。

采用本发明的所述巴伦2的背部为开口矩形，馈电电缆在所述巴伦2的背部的开口矩形中处于半封闭状态，电缆放置顺畅，减少了馈电电缆焊接时产生形变的几率，四组对称的所述巴伦2的背部为开口矩形还可以减轻整个所述宽频辐射单元20的重量，节省了原材料的使用量。

本发明将现有技术采用的直线型对称偶极子辐射臂向内部折弯实现方形口径，所述辐射臂6采用向下延伸成圆弧渐变的方式，形成一种“T”形结构，圆弧渐变下垂于所述反射面50的方向，此“T”形特征能够增加低频辐射单元的频段带宽，补偿偶极子馈电的不平衡性，提升所述宽频辐射单元20的整体电气性能。此外，形成的“T”形结构，改变了辐射面的表面积，增大了辐射面电流路径，所述辐射臂6采用“T”形向下延伸圆弧渐变使得辐射单元口径进一步变小，节省了辐射单元在反射板上的占有空间，同时保证了所述宽频辐射单元20的电气性能。

如图1、图2、图3所示，每组所述辐射臂6的末端加载了所述第一非导体介质12，所述辐射臂6的所述直线段7上设置有所述第一凹槽10，所述第一非导体介质12通过所述辐射臂6末端之间的开口缝隙，将所述第一非导体介质12两端的卡扣分别卡进所述第一凹槽10中。

所述第一非导体介质12通过加载卡紧相邻的所述辐射臂6，可以最大限度地保持辐射面在一个平面内，减少物理形变带来的电气性能影响。

此外，所述第二非导体介质13通过卡进所述巴伦2的平行相邻设置的两条所述支撑柱5中间的缝隙，能最大限度的保持所述巴伦2之间的一致性。

所述辐射臂6的正面凹陷设计(即第一凹槽10)，相比传统平面体、圆柱体等辐射面，由传统的一个平面延伸成一个凹陷面及凹陷面与正面四周形成的凹陷四边形，增加了辐射臂正面的辐射面积，进而降低了天线口径，有利于天线小型化方向设计。同时凹陷设计(即第一凹槽10)可以减少所述宽频辐射单元20的整体重量，组阵后整机重量减轻的同时稳定性能得到进一步提升。

采用本发明，每组所述辐射臂6的末端均进行了开口设计，开口设计便于加载所述第一非导体介质12，改变了传统辐射单元辐射臂末端裸露的情况。所述辐射臂6的末端开口加载所述第一非导体介质12可以减少因辐射面的变形产生辐射效果的不对称性带来的异形，加载所述第一非导体介质12还可以起到减短所述辐射臂6的效果，能够有效减小所述宽频辐射单元20的体积。

相邻所述巴伦2的中间位置分布一个所述圆柱螺钉固定座14，四个所述圆柱螺钉固定座14呈90°均匀分布在所述底座1上。

所述底座1的所述外圆环15与所述内圆环16形成不小于2mm的高度差，所述圆柱螺钉固定座14与所述外圆环15的表面形成不小于1mm的高度差，所述底座1通过四个所述圆柱螺钉固定座14与所述金属反射板40接触固定，有效减少了接触面积，提升互调的稳定性。即所述底部1形成了一个线性圆环，改变了传统的面型圆环结构底座，减少了所述底座1与所述金属反射板40的接触面积，同时减少了互调带来的风险。

图4是本发明提供的一种包括本发明所述宽频辐射单元20的一种宽频双极化天线实例示意图，其中包括所述金属反射板40，在所述金属反射板40的所述反射面50的中心轴线上放置有至少一个所述宽频辐射单元20。所述宽频辐射单元20通过所述底座1上的四个所述圆柱螺钉固定座14固定在所述金属反射板40上。

图5是本发明提供的一种包括本发明所述宽频辐射单元20及嵌套在所述宽频辐射单元20内部的所述高频辐射单元30的一种双频双极化天线实例示意图，包括所述金属反射板40，至少两个所述宽频辐射单元20，多个所述高频辐射单元30，且相邻的两个所述宽频辐射单元20之间的中间位置设一个所述高频辐射单元30，所述宽频辐射单元20、所述高频辐射单元30均线性排列在所述金属反射板40上并用螺钉进行固定定位。

本发明提供的所述宽频辐射单元20能够模具压铸一体成型，结构上具有一致性好、精度高、加工方便；性能上具有频带宽、互耦小、增益高等特点。采用本发明的所述提供的宽频辐射单元20组阵的单频、多频天线具有体积小、装配便捷、可靠性及电气性能均能达到良好状态。

本发明实施例提供的一种宽频辐射单元及天线至少包括如下技术效果：

在本申请实施例中，巴伦、偶极子、底座构成辐射单元主体，馈电片位于巴伦和偶极子的交汇处，并与辐射单元主体合成一体，宽频辐射单元压铸一体化成型。即本发明的馈电片与宽频辐射单元主体合成一体，相比于传统馈电片与辐射单元主体分成的结构方式，本发明装配更加便捷、尺寸更加精准、操作更加方便。将馈电片与辐射单元主体合成一体，减少了部件的数量，同时减少了装配过程中带来的差异，同时在辐射单元倒置焊接、装配运输过程中受力更加均匀，减小人为操作的差异导致的形变，节省了物料成本及提升了装配效率。宽频辐射单元压铸一体化成型，加工简单方便、一致性好、可靠性高、电气性能优良。此外，本发明中馈电片不高于偶极子的辐射面，四组偶极子的辐射面形成一个平齐的正方形，改变了传统辐射单元馈电片高于振子辐射面的结构；辐射面形成平齐的正方形相比圆形辐射面减小了辐射口径，节省了天线组阵空间。

本发明还涉及一种采用此宽频辐射单元在金属反射板上均匀排布的双极化天线及嵌套在此宽频辐射单元中间高频的多频多端口天线。本发明在保证宽频辐射单元电气性能的同时，能保证嵌套在其中的高频辐射单元的电气性能，减小宽频辐射单元的口径，有利于天线布局，实现了天线的小型化、轻量化。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种宽频辐射单元，其特征在于，包括：一个底座、四组巴伦、四组偶极子、四个馈电片、第一非导体介质；

四组所述巴伦的一端均固定在所述底座上；每组所述巴伦包括平行相邻设置的两条支撑柱，每组所述偶极子包括对称地分别固定于两条所述支撑柱上的两个辐射臂；

所述巴伦、所述偶极子、所述底座构成辐射单元主体；所述馈电片位于所述巴伦和所述偶极子的交汇处，所述馈电片不高于所述偶极子的辐射面，所述馈电片与所述辐射单元主体合成一体；所述宽频辐射单元压铸一体化成型；

每个所述辐射臂均包括直线段和弯折段；所述直线段与所述支撑柱连接，且所述直线段位于水平方向；所述弯折段与所述直线段连接，且所述弯折段向下90°弯折；所述直线段和所述弯折段的夹角之间设置有圆弧面；

所述底座设置有圆柱螺钉固定座；所述底座包括外圆环和内圆环，所述外圆环和所述内圆环形成不小于2mm的高度差；所述圆柱螺钉固定座与所述外圆环的表面形成不小于1mm的高度差；

所述直线段设置有第一凹槽；

所述第一非导体介质的两端设置有卡扣，所述第一非导体介质通过所述卡扣卡进所述第一凹槽中以连接相邻的两组所述偶极子。

2.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述支撑柱设置有第二凹槽，馈电电缆放置在所述第二凹槽中。

3.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦设置有焊接座，所述馈电片设置有焊槽，馈电电缆外导体焊接在所述焊接座上，馈电电缆内导体焊接在所述焊槽上。

4.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，还包括：第二非导体介质；

所述第二非导体介质的两端设置有卡舌，所述第二非导体介质通过所述卡舌卡进平行相邻设置的两个所述支撑柱之间。

5.一种天线，其特征在于，包括：金属反射板，以及至少一个设置于所述金属反射板上的如权利要求1-4任一所述的宽频辐射单元。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，还包括：高频辐射单元；

所述宽频辐射单元内部嵌套有所述高频辐射单元，相邻的两个所述宽频辐射单元之间设置一个所述高频辐射单元；所述宽频辐射单元和所述高频辐射单元均线性排列在所述金属反射板上。

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