CN108448235A - 一种宽频辐射单元 - Google Patents

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Abstract

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种宽频辐射单元，包括辐射体、巴伦和馈电片，辐射体包括四个呈正交分布的辐射振子臂，辐射振子臂两两之间设置有间隙，辐射振子臂两两相邻的侧面设置有加载片；辐射振子臂与巴伦连接；位于对角线上的两个辐射振子臂通过一个馈电片连接，馈电片有两个，且两个馈电片呈正交布置。本发明提供的宽频辐射单元使得整机天线在复杂组阵条件下的整机指标性能依然优良，具有良好的隔离度和轴向交叉极化比指标。

Description

一种宽频辐射单元
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种宽频辐射单元。
背景技术
随着我国移动通信行业的不断发展，特别是4G的商用,各大运营商的基站密度越来越大，同一个铁塔上面的基站天线数量也越来越多，导致铁塔空间资源越来越紧张，为此要求基站天线需要包含尽可能多的通信频段和通信制式，实现多制式多频段复合天线，进而减少空间资源占用。多频多系统的基站天线能节约目前宝贵的铁塔空间资源，同时能减少普通民众对于电磁波信号辐射的担心，多频多系统的天线能帮助运营商大幅提高通信网络建设布点的便捷和工作效率。综合这些因素多频多系统的基站天线成为了当下各方的必然选择。
而多频多系统基站天线难点在于多频段多制式之间的相互干扰问题，需要解决在特定空间内各种制式频段天线的布局及干扰消除问题。而解决这些问题的基础和关键是要有支持多频多系统的各类宽频辐射单元，保证在复杂组阵条件下系统的优良性能。在多系统复杂条件下基站天线需要有良好的隔离度指标、轴向交叉极化比指标，并且随着运营商对通信覆盖质量的要求的提高，此类关键指标的要求也会水涨船高，越来越严格，一种具有优异性能的可以用于此类复合多系统天线的宽频辐射单元的需求迫在眉睫。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应用在多频多系统天线中的一种宽频辐射单元，辐射单元具有良好的隔离度和轴向交叉极化比指标，将宽频辐射单元应用到整机上能够满足整机天线在复杂组阵条件下的整机指标性能依然优良。
本申请实施例提供一种宽频辐射单元，包括辐射体、巴伦和馈电片，所述辐射体包括四个呈正交分布的辐射振子臂，所述辐射振子臂两两之间设置有间隙，所述辐射振子臂两两相邻的侧面设置有加载片；所述辐射振子臂与所述巴伦连接；位于对角线上的两个所述辐射振子臂通过一个所述馈电片连接，所述馈电片有两个，且两个所述馈电片呈正交布置。
优选的，所述加载片为矩形加载片。
优选的，所述巴伦的侧壁上设置有可供同轴电缆固定的凹槽，所述同轴电缆的外导体与所述凹槽焊接，所述同轴电缆的内芯与所述馈电片焊接。
优选的，所述巴伦的底座上设置有螺纹固定孔。
优选的，所述巴伦的底座上设置有一对限位支柱。
优选的，所述辐射振子臂均为镂空结构。
优选的，所述辐射振子臂两两之间的间隙为1.5mm～2.0mm。
优选的，所述辐射振子臂构成的辐射对的对角线长度在λ/2波动±10％的范围内，其中λ为中心频点的波长。
优选的，所述巴伦的底部到所述辐射振子臂的高度在λ/4波动±10％的范围内，其中λ为中心频点的波长。
本申请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：
本发明提供的一种宽频辐射单元的辐射振子臂设置有加载片，使得相邻的振子臂之间产生了特定的容性耦合，从而获得了良好的天线交叉极化比指标，控制辐射振子臂两两之间的间隙，从而获得良好的隔离度，可以保证移动通信的优良性能。同时，辐射单元的结构合理，尺寸紧凑，便于安装和固定。此外，将本发明提供的宽频辐射单元和十字形低频振子进行混合组阵，使得四个错位布置的宽频辐射单元将十字形低频振子巧妙的嵌入其中，且十字形低频振子的辐射臂刚好处于四个宽频辐射单元的空隙上，使两者的辐射性能指标不相互干扰，能够实现多频段阵列混合组阵情况下各自辐射和电路指标不相互影响，从而为多制式多频段天线的实现提供了保证。
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正面结构图；
图2为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的底部侧视结构图；
图3为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的混合组阵图；
图4为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的驻波、隔离度实测图；
图5为本发明实施例提供的一种宽频辐射单元的辐射方向图。
其中，1-巴伦、2.1-第一辐射振子臂、2.2-第二辐射振子臂、2.3-第三辐射振子臂、2.4-第四辐射振子臂、3-第一馈电片、4-第二馈电片、5-加载片、6.1-第一同轴电缆、6.2-第二同轴电缆、7-限位支柱、8-螺纹固定孔、9-十字形低频振子。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供一种宽频辐射单元，具体的技术方案如下：
在本发明所述的一种宽频辐射单元包括辐射体、巴伦和馈电片，所述辐射体包括四个呈正交分布的辐射振子臂，分别是第一辐射振子臂、第二辐射振子臂、第三辐射振子臂、第四辐射振子臂；其中每两个处于对角线位置的所述辐射振子臂构成极化方向为+45和-45的辐射对；所述辐射振子臂两两之间设置有间隙，所述辐射振子臂两两相邻的侧面设置有加载片；所述辐射振子臂与所述巴伦连接；位于对角线上的两个所述辐射振子臂通过一个所述馈电片连接，所述馈电片有两个，分别是第一馈电片和第二馈电片，且两个所述馈电片呈正交布置。
所述辐射振子臂两两之间的间隙会显著影响振子的隔离度指标，为了获得良好的隔离度，本发明提供的一种宽频辐射单元中，所述辐射振子臂两两之间的间隙优选为1.5mm～2.0mm。
所述加载片优选为矩形加载片，所述加载片和辐射振子臂等长，这样便于振子整体的压铸成型。所述加载片的尺寸在四个所述辐射振子臂的尺寸是相等的。
所述巴伦的侧壁上设置有凹槽，所述凹槽供馈电的同轴电缆顺着所述巴伦延伸，馈电的所述同轴电缆的外导体需要与所述凹槽进行焊接，馈电所述同轴电缆的内芯需要和对应的所述馈电片进行焊接。
所述巴伦的底座上设置有螺纹固定孔，且所述螺纹固定孔的凸面高出所述巴伦的底座平面0.5mm～1mm。
所述巴伦的底座上还设置有一对限位支柱，安装振子时可以避免振子辐射面的偏转。
所述辐射振子臂均为镂空结构，可以最大限度的实现辐射单元的轻量化。
在本发明提供的一种宽频辐射单元中，所述辐射振子臂构成的辐射对的对角线长度在λ/2波动±10％的范围内(λ为中心频点的波长)。
在本发明提供的一种宽频辐射单元中，所述巴伦的底部到所述辐射振子臂的高度在λ/4波动±10％的范围内(λ为中心频点的波长)。
在本发明所述的一种宽频辐射单元中，馈电方式采用同轴电缆馈电形式。
将本发明提供的一种宽频辐射单元和嵌入阵列中的十字形低频振子构成混合组阵方式，所述宽频辐射单元能在不影响低频振子所在阵列的方向图和电路指标的同时具备满足运营商规范所设定的波宽、交叉极化比、隔离度、驻波等指标。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1和图2所示，本发明提供的宽频辐射单元，包括巴伦1、四个呈正交分布的辐射振子臂(包括第一辐射振子臂2.1、第二辐射振子臂2.2、第三辐射振子臂2.3、第四辐射振子臂2.4)、两个呈正交布置馈电片(包括第一馈电片3、第二馈电片4)。所述辐射振子臂两两之间设置有间隙，所述辐射振子臂两两相邻的侧面设置有加载片5。四个所述辐射振子臂均与所述巴伦1连接；位于对角线上的两个所述辐射振子臂通过一个所述馈电片连接。
优选的情况，所述辐射振子臂两两相邻的侧面设置设有矩形加载片，且在四个所述辐射振子臂上的所述矩形加载片的尺寸是相等的。所述矩形加载片在提高辐射单元的交叉极化比指标的同时可以提高辐射单元辐射面的结构强度。
所述辐射振子臂采用镂空结构，在获得良好辐射和电气性能的同时可以最大限度的实现辐射单元的轻量化。
所述巴伦1的侧壁上设置有凹槽，所述凹槽供馈电的同轴电缆顺着所述巴伦1延伸，馈电的同轴电缆的外导体需要与所述凹槽进行焊接，馈电同轴电缆的内芯需要和对应的馈电片进行焊接。
布置在辐射体中心位置的一对上下有一定间隙的所述第一馈电片3和所述第二馈电片4，馈电片的宽度尺寸需要受到辐射单元在特定频段内良好的驻波匹配特性的约束；第一同轴电缆6.1和所述第一馈电片3连接，构成+45°极化单元，第二同轴电缆6.2和所述第二馈电片4连接，构成-45°极化单元。
为便于辐射单元和反射板之间的稳定安装，所述巴伦1的底座上设置有螺纹固定孔8。优选的，所述螺纹固定孔8的凸面高出所述巴伦1的底座平面0.5mm。
为便于辐射单元和反射板之间的稳定安装，所述巴伦1的底座上设有一对限位支柱7，所述限位支柱7可以减少固定过程中辐射单元的受力偏转问题，保证组阵后辐射面方向的一致性。
所述巴伦1的底部到所述辐射振子臂的高度在λ/4波动±10％的范围内(λ为中心频点的波长)。
可以将本发明提供的宽频辐射单元嵌入到多频段多阵列天线中进行混合组阵。例如，本申请实施例提供一种宽频辐射单元组阵，包括金属反射板、多个十字形低频振子和多个宽频辐射单元；多个十字形低频振子和多个所述宽频辐射单元安装在所述金属反射板上，所述十字形低频振子的辐射臂处于多个所述宽频辐射单元的空隙上。
如图3所示，将本发明提供的宽频辐射单元和十字形低频振子9采用混合组阵方案，四个错位布置的宽频辐射单元将所述十字形低频振子9巧妙的嵌入其中，且所述十字形低频振子9的辐射臂刚好处于四个宽频辐射单元的空隙上，使两者的辐射性能指标不相互干扰。因此，能实现多频段阵列混合组阵情况下各自辐射和电路指标不相互影响，从而为多制式多频段天线的实现提供了保证。
需要说明的是，所述十字形低频振子9可为现有技术中的任意一种十字形低频振子。
图4是本实施例的宽频辐射单元的驻波、隔离度实测图；在工作频率为F频段(1880-1920MHz)、A频段(2010-2025MHz)、D频段(2575-2635MHz)驻波≤1.35，隔离度≥32.1dB，具有良好的驻波和隔离度。
图5是本实施例的宽频辐射单元的辐射方向图；在工作频率为F频段(1880-1920MHz)、A频段(2010-2025MHz)、D频段(2575-2635MHz)交叉极化比≥15dB，具有良好的交叉极化比。
本发明实施例提供的一种宽频辐射单元至少包括如下技术效果：
本发明提供的一种宽频辐射单元的辐射振子臂设置有加载片，使得相邻的振子臂之间产生了特定的容性耦合，从而获得了良好的天线交叉极化比指标，控制辐射振子臂两两之间的间隙，从而获得良好的隔离度，可以保证移动通信的优良性能。此外，辐射单元的结构合理，尺寸紧凑，便于安装和固定。将本发明提供的宽频辐射单元和十字形低频振子进行混合组阵，使得四个错位布置的宽频辐射单元将十字形低频振子巧妙的嵌入其中，且十字形低频振子的辐射臂刚好处于四个宽频辐射单元的空隙上，使两者的辐射性能指标不相互干扰，能够实现多频段阵列混合组阵情况下各自辐射和电路指标不相互影响，从而为多制式多频段天线的实现提供了保证。
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 (9)

1.一种宽频辐射单元，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呈正交分布的辐射振子臂，所述辐射振子臂两两之间设置有间隙，所述辐射振子臂两两相邻的侧面设置有加载片；所述辐射振子臂与所述巴伦连接；位于对角线上的两个所述辐射振子臂通过一个所述馈电片连接，所述馈电片有两个，且两个所述馈电片呈正交布置。
2.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述加载片为矩形加载片。
3.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦的侧壁上设置有可供同轴电缆固定的凹槽，所述同轴电缆的外导体与所述凹槽焊接，所述同轴电缆的内芯与所述馈电片焊接。
4.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦的底座上设置有螺纹固定孔。
5.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦的底座上设置有一对限位支柱。
6.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述辐射振子臂均为镂空结构。
7.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述辐射振子臂两两之间的间隙为1.5mm～2.0mm。
8.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述辐射振子臂构成的辐射对的对角线长度在λ/2波动±10％的范围内，其中λ为中心频点的波长。
9.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦的底部到所述辐射振子臂的高度在λ/4波动±10％的范围内，其中λ为中心频点的波长。
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