CN109860985A - 一种辐射单元、天线及天线阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辐射单元、天线及天线阵列，该辐射单元用于装在反射板上组成天线，包括巴伦座、至少两个辐射臂、馈电部件，辐射臂连接于巴伦座，至少两个辐射臂中的两个辐射臂构成一对天线极化半波振子，馈电部件设于巴伦座内部，辐射臂的靠近巴伦座的一端至反射板之间的距离设为dh1，辐射臂的远离巴伦座的一端至反射板之间的距离设为dh2，dh1<dh2。本发明提供的一种辐射单元，有效改善辐射方向图的一致性，整体辐射面结构简洁、小型化，具有较好的可批量生产性及经济效益。

Description

一种辐射单元、天线及天线阵列

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种辐射单元、天线及天线阵列。

背景技术

多网并存的大局面下，留给运营商部署的天面资源越来也有限，多频共面组阵成为业界的共同选择。多频共面组阵下，多个频段辐射单元之间通常会互相干扰而导致方向图畸形，现有的解决办法有两种：(一)辐射单元增加滤波结构以去除不同频段间的耦合干扰；(二)通过增加较多或者较复杂的反射边界进行方向图纠正。上述两种方法都需要增加结构，导致天线结构变复杂，更加占用空间，并且提高了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种辐射单元、天线及天线阵列，旨在解决现有技术中为纠正方向图畸形而导致天线结构复杂，占用空间大，增加成本的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种辐射单元，用于装在反射板上组成天线，包括巴伦座、至少两个辐射臂、馈电部件，辐射臂连接于巴伦座，至少两个辐射臂中的两个辐射臂构成一对天线极化半波振子，馈电部件设于巴伦座内部，辐射臂的靠近巴伦座的一端至反射板之间的距离设为dh1，辐射臂的远离巴伦座的一端至反射板之间的距离设为dh2，dh1<dh2。

进一步地，辐射臂远离巴伦座的一端向背离反射板方向翘曲。

进一步地，反射板的局部向背离辐射臂方向翘曲，该翘曲部分与辐射臂的远离巴伦座的一端两者相对应。

进一步地，辐射单元还包括馈电支架，馈电支架设于巴伦座内，馈电部件固定于馈电支架并与巴伦座耦合连接。

进一步地，辐射臂与巴伦座一体压铸成型。

进一步地，每个辐射臂包括至少两个辐射体，至少两个辐射体中的一个辐射体与巴伦座一体压铸成型，至少两个辐射体的其余辐射体和连接于巴伦座的辐射体耦合连接。

进一步地，在构成一对线极化半波振子的两个辐射臂中分别增加多条分支体以形成多条电流路径，辐射臂为环状或者杆状。

一种天线，包括一个前述的辐射单元和反射板，辐射单元的巴伦座的远离辐射臂的一端与反射板固定连接。

一种天线阵列，包括多个前述的辐射单元和反射板，辐射单元的巴伦座的远离辐射臂的一端与反射板固定连接。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的一种辐射单元，通过设置辐射臂的靠近巴伦座的一端至反射板的距离小于辐射臂的远离巴伦座的一端至反射板的距离，从而获取整个工作频带内的电流分布高度的一致性，进而获得方向图的高度一致性。本发明提供的一种辐射单元，有效改善辐射方向图的一致性，并实现整体辐射面结构简洁、小型化，具有较好的可批量生产性及经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例的一种辐射单元的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种辐射单元的辐射臂到反射板之间距离的一种状态示意图；

图3是本发明实施例的一种辐射单元的辐射臂到反射板之间距离的另一种状态图；

图4是本发明实施例的一种辐射单元的辐射臂一种结构示意图；

图5是本发明实施例的一种辐射单元的辐射臂的另一种结构示意图；

图6是本发明实施例的1.7GHz频率的辐射单元表面电流分布图；

图7是本发明实施例的2.7GHz频率的辐射单元表面电流分布图；

图8是本发明实施例的单个振子实测电流性能示意图图；

图9是本发明实施例的单个振子实测方向图性能示意图。

在附图中，各附图标记表示：

1、巴伦座；2、辐射臂；21、辐射体；22、分支体；3、馈电部件；4、馈电支架；10、反射板；20、辐射单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1-2，为本发明提供的一种辐射单元的较佳实施例，该辐射单元用于装在反射板上组成天线，包括巴伦座1、至少两个辐射臂2、馈电部件3，辐射臂2连接于巴伦座1，至少两个辐射臂2中的两个辐射臂2构成一对线极化半波振子，馈电部件3设于巴伦座1内部，辐射臂2的靠近巴伦座1的一端至反射板之间的距离设为dh1，辐射臂2的远离巴伦座1的一端至反射板之间的距离设为dh2，dh1<dh2。

现有的辐射单元，多为辐射平面距反射板平面等高度设计，这样做虽然有助于加工及模具成型，但根据波长、频率、光速的关系，c＝lamda*F，lamda是波长，F是频率，C为自由空间中的光速，那么频率越低，对应的波长就越长，1.7GHz这边的1/4波长大概是43.8mm，而2.7GHz这边的1/4波长大概是27.8mm，辐射平面距反射板平面的等高设置显然无法兼顾整个宽频带的所有频点。

本实施例将以1.7GHz和2.7GHz两个频率点的表面电流强度分布辐射平面距反射板平面的不等高设置(即dh1<dh2)后能实现工作频带内的电流分布高度一致性的效果进行说明。

参见图6-7，图6是1.7GHz频率点的辐射单元表面电流强度分布图，图7是2.7GHz频率点的辐射单元表面电流强度分布图，结合两个频率点的表面电流强度分布情况，工作频段的高端频率点较低频频率点，表面电流强度集中的区域不一样，但都呈现辐射臂2终端电流减弱的效应。本领域的技术人员容易明白：1)频率越低电磁波的波长越长，实现尺寸也就越大；2)空间方向图的形状与辐射单元的电流分布有很大关系，如果能实现整个工作频带内的电流分布高度一致性，则能获得空间方向图的高度一致性。反射板相当于理想地平面，能起到镜面反射的效果，辐射臂2至理想地平面通常设计为1/4波长附近以获得较好的定向方向图，而这个1/4波长是电长度，换算成物理尺寸则随工作频率的不同而变化。此外，参见图8-9，图8为单个振子实测电流性能图(频带：1.71GHz-2.69GHz)，在工作频带内,端口驻波比低于1.31,极化间隔离度低于-28dB；图9为单个振子实测方向图性能(频带：1.71GHz～2.69GHz)，在覆盖范围,不同频点间方向图重合。因此得出：通过设置辐射臂2的靠近巴伦座1的一端至反射板的距离小于辐射臂2的远离巴伦座1的一端至反射板的距离，能获得工作频段内2.7GHz(靠近巴伦端的dh1)和1.7GHz(远离巴伦端的dh2)辐射臂2上的表面电流至理想地平面的电长度上的一致性，从而获得整个工作频带内方向图的一致性。

本发明提供的一种辐射单元，通过设置辐射臂2的靠近巴伦座1的一端至反射板的距离小于辐射臂2的远离巴伦座1的一端至反射板的距离，从而获取整个工作频带内的电流分布高度的一致性，进而获得方向图的高度一致性。采用此种技术方案，在有效改善辐射方向图的一致性的同时，还能实现整体辐射面结构简洁、小型化，具有较好的可批量生产性及经济效益。

参见图2，为设置辐射臂2的靠近巴伦座1的一端至反射板的距离小于辐射臂2的远离巴伦座1的一端至反射板的距离的一种实施方式，具体为将辐射臂2远离巴伦座1的一端向背离反射板方向翘曲，此时反射板为平面板。

参见图3，为设置辐射臂2的靠近巴伦座1的一端至反射板的距离小于辐射臂2的远离巴伦座1的一端至反射板的距离的第二种实施方式，具体为反射板的局部向背离辐射臂2方向翘曲，该翘曲部分与辐射臂2的远离巴伦座1的一端两者相对应，此时各个辐射臂2相对于地面处于同一水平高度而设置。

进一步的，辐射单元还包括馈电支架4，馈电支架4设于巴伦座1内，馈电部件3固定于馈电支架4并与巴伦座1耦合连接。馈电支架4对馈电部件3实现精准定位，保证馈电部件3能够准确的固定在巴伦座1上，馈电部件3与巴伦座1采用耦合连接的方式，相对于采用焊接连接方式，具有减少焊点，降低互调风险，提高生产一致性的优点。

具体的，辐射臂2与巴伦座1一体压铸成型，可以减少焊点，降低互调风险，提高生产一致性。

参见图4，进一步地，每个辐射臂2包括至少两个辐射体21，至少两个辐射体21中的一个辐射体21与巴伦座1一体压铸成型，至少两个辐射体21的其余辐射体21和连接于巴伦座1的辐射体21耦合连接。采用此种设计方案，可以根据不同的天线，调整dh1和dh2的值，使用灵活，产品使用范围广，不需要为获取合适的dh1和dh2而另外开模设计辐射单元，节省成本。需要说明的是，辐射体21之间的连接可以采用塑料件进行固定。

参见图5，进一步地，在构成一对线极化半波振子的两个辐射臂2中分别增加多条分支体22以形成多条电流路径，辐射臂2为环状或者杆状。如此，增加电流路径，可以加粗辐射臂2，工作平带内的阻抗更加平缓，可以降低阻抗匹配的难度，环状的辐射臂2结构简洁，可以降低辐射单元的表面积和重量，进而降低整机因重量带来的可靠性风险。其中，分支体22可以是金属条一体成型连接于辐射臂2。

参见图2，本发明还提供了一种天线，包括一个辐射单元20和反射板10，辐射单元20的巴伦座1的远离辐射臂2的一端与反射板10固定连接。此外，本发明还提供了一种天线阵列，包括多个辐射单元20和反射板10，辐射单元20的巴伦座1的远离辐射臂2的一端与反射板10固定连接。用户可以根据需要的增益进行选择天线或者天线阵列。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种辐射单元，用于装在反射板上组成天线，其特征在于，包括巴伦座(1)、至少两个辐射臂(2)、馈电部件(3)，所述辐射臂(2)连接于所述巴伦座(1)，至少两个所述辐射臂(2)中的两个所述辐射臂(2)构成一对线极化半波振子，所述馈电部件(3)设于所述巴伦座(1)内部，所述辐射臂(2)的靠近所述巴伦座(1)的一端至反射板之间的距离设为dh1，所述辐射臂(2)的远离所述巴伦座(1)的一端至反射板之间的距离设为dh2，dh1<dh2。

2.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射臂(2)远离所述巴伦座(1)的一端向背离所述反射板方向翘曲。

3.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述反射板的局部向背离所述辐射臂(2)方向翘曲，该翘曲部分与所述辐射臂(2)的远离所述巴伦座(1)的一端两者相对应。

4.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射单元还包括馈电支架(4)，所述馈电支架(4)设于所述巴伦座(1)内，所述馈电部件(3)固定于所述馈电支架(4)并与所述巴伦座(1)耦合连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射臂(2)与所述巴伦座(1)一体压铸成型。

6.如权利要求5所述的辐射单元，其特征在于，每个所述辐射臂(2)包括至少两个辐射体(21)，至少两个辐射体(21)中的一个辐射体(21)与所述巴伦座(1)一体压铸成型，至少两个辐射体(21)的其余辐射体(21)和连接于所述巴伦座(1)的所述辐射体(21)耦合连接。

7.如权利要求6所述的辐射单元，其特征在于，在构成一对线极化半波振子的两个辐射臂(2)中分别增加多条分支体(22)以形成多条电流路径，所述辐射臂(2)为环状或者杆状。

8.一种天线，其特征在于，包括一个如权利要求1-7任一项所述的辐射单元(20)和反射板(10)，所述辐射单元(20)的巴伦座(1)的远离所述辐射臂(2)的一端与所述反射板(10)固定连接。

9.一种天线阵列，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述的辐射单元(20)和反射板(10)，所述辐射单元(20)的所述巴伦座(1)的远离所述辐射臂(2)的一端与所述反射板(10)固定连接。