CN110518354A - 多频基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多频基站天线，该多频基站天线包括：反射板和设置在所述反射板正面上的多列辐射元；所述辐射元所在的列包括嵌套列和非嵌套列，所述嵌套列和所述非嵌套列间隔布置；所述嵌套列包括间隔设置的高频辐射元和低频辐射元；所述非嵌套列包括多个高频辐射元；在所述非嵌套列中每个高频辐射元两侧设置有与所述反射板的轴线垂直的金属条状边界，所述金属条状边界沿所述非嵌套列的轴线设置。本发明使高频辐射元的辐射波形平滑，提升极化增益，利于实现多频天线小型化。

Description

多频基站天线
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种多频基站天线。
背景技术
随着移动互联业务的迅猛发展，移动用户数据流量高速增长，这对移动通信的系统容量、传输速率等提出了更高的要求。
基站天线作为移动通信系统前端的电磁波接发装置，是移动用户和基站设备之间连接的重要枢纽，其工作性能至关重要。在实际应用中，通过开发多频多端口天线，增加天线通道数量，可以有效提升通信系统容量，提升信号覆盖效果。
对于多频多端口天线，为了实施天线小型化，通常相邻低频辐射元所在列之间的间距小于0.8λ，其中λ为低频辐射元工作的中心频率波长。由于相邻列低频辐射元高度高，对中间列高频辐射元形成复杂电磁反射作用的边界。中间列高频辐射元在不对称边界影响下，极化隔离急剧恶化，同时辐射波形畸变，电路指标和方向图指标较差，产生增益损失。
发明内容
为克服上述中间列中的高频单元受与其相邻列中的低频单元影响，电路指标和方向图指标变差问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种多频基站天线。
本发明实施例提供一种多频基站天线，包括反射板和设置在所述反射板正面上的多列辐射元；
所述辐射元所在的列包括嵌套列和非嵌套列，所述嵌套列和所述非嵌套列间隔布置；
所述嵌套列包括间隔设置的高频辐射元和低频辐射元；
所述非嵌套列包括多个高频辐射元；
在所述非嵌套列中每个高频辐射元两侧设置有与所述反射板的轴线垂直的金属条状边界，所述金属条状边界沿所述非嵌套列的轴线设置。
优选地，所述嵌套列和所述非嵌套列沿与所述反射板垂直的方向间隔布置；
所述非嵌套列设置在与所述非嵌套列相邻的嵌套列的对称中心线上；
在沿与所述反射板的轴线垂直的方向上，所述嵌套列和所述非嵌套列对齐设置。
优选地，任意相邻的所述嵌套列之间的间距范围为0.6λ～0.9λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
优选地，所述金属条状边界包括金属条和高度可调的非金属件支撑；
所述金属条卡接在所述非金属件支撑上；
所述金属条状边界对称设置在所述非嵌套列中各高频辐射元两侧。
优选地，所述金属条为长条型金属薄板；
所述金属条的特征尺寸与所示低频辐射元的辐射臂的特征尺寸之间的差值小于预设阈值。
优选地，所述金属条的长度范围为0.2λ～0.4λ，高度范围为0.1λ～0.25λ，在同一所述非嵌套列中相邻两个所述金属条的间距范围为0.4λ～0.6λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
优选地，所述非金属件支撑包括上支撑和下支撑；
所述上支撑为T字型或Y字型杆件结构，所述金属条卡接在所述上支撑上；
所述下支撑为直线型杆件结构，一端固定或卡接在所述反射板上，另一端与所述上支撑插接在一起。
优选地，所述下支撑的另一端与所述上支撑以扣合的方式插接。
优选地，所述反射板为U型折弯钣金。
本发明实施例提供一种多频基站天线，该多频基站天线通过在非嵌套列中每个高频辐射元两侧设置与反射板的轴线垂直的金属条状边界，非嵌套列中高频辐射元两侧的金属条状边界与该高频辐射元相邻的低频辐射元形成对该高频辐射元的口径效应，在不拉大相邻嵌套列辐射元列距的情况下，可提高非嵌套列中高频辐射元的隔离度，同时使其辐射波形平滑，提升极化增益，利于实现多频天线小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，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多频基站天线整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的多频基站天线中非金属件支撑的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的多频基站天线中高频辐射元的隔离度提升对比示意图；
图4为本发明实施例提供的多频基站天线中电磁波的增益改善对比示意图；
其中，1、第一子阵列；2、第二子阵列；3、第三子阵列；10、反射板；20、高频辐射元；30、低频辐射元；40、金属条状边界；401、金属条；402、上支撑；403、下支撑。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，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。
本发明实施例提供一种多频基站天线，图1为本发明实施例提供的多频基站天线结构示意图，该多频基站天线包括反射板10和设置在所述反射板10正面上的多列辐射元；所述辐射元所在的列包括嵌套列和非嵌套列，所述嵌套列和所述非嵌套列间隔布置；
所述嵌套列包括间隔设置的高频辐射元20和低频辐射元30；所述非嵌套列包括多个高频辐射元20；
在所述非嵌套列中每个高频辐射元20两侧设置有与所述反射板10的轴线垂直的金属条状边界40，金属条状边界40沿所述非嵌套列的轴线设置。
图1展示了本实施例中多频基站天线中的小阵列辐射元。反射板10可以为金属薄板U型折弯结构，但不限于这种形状，反射板10对设置在其上的辐射元起电磁反射作用。
反射板设置的辐射元包括N个高频辐射元和M个低频辐射元，其中，M为大于等于2的自然数，N为大于等于3的自然数。反射板10上的所有辐射元分多列布置，至少设置有三列辐射元，即第一子阵列1、第二子阵列2和第三子阵列3。
所述第一子阵列1为高频辐射元20和低频辐射元30嵌套构成的嵌套列，第三子阵列3也为高频辐射元20和低频辐射元30嵌套构成的嵌套列。嵌套列由高频辐射元和低频辐射元共轴线间隔设置。而第二子阵列2为单纯的高频辐射元20构成的非嵌套列。嵌套列和非嵌套列沿反射板轴线垂直的方向间隔布置，依次顺序为嵌套列、非嵌套列和嵌套列。实际工程应用中，常见低频辐射元30的频段为690～960MHz，高频辐射元20的频段为1710～2690MHz。
沿非嵌套列，如第二子阵列2中的轴线间隔设置金属条状边界40。金属条状边界40与反射板10轴线的垂直线平行设置。嵌套列中的高频辐射元20具有相邻的低频辐射元30，低频辐射元的辐射臂形成了嵌套列中高频辐射元的边界。在非嵌套列，成对的金属条状边界40与其相邻两侧的低频辐射元的辐射臂形成环形结构，使第二子阵列高频辐射元具有与旁边第一、三子阵列中的高频辐射元同等效果的边界，达到形成对高频辐射元的口径效应，约束电磁波传播路径。
本实施例通过在非嵌套列中每个高频辐射元两侧设置与反射板的轴线垂直的金属条状边界，非嵌套列中高频辐射元两侧的金属条状边界与该高频辐射元相邻的低频辐射元形成对该高频辐射元的口径效应，在不拉大相邻嵌套列辐射元列距的情况下，可提高非嵌套列中高频辐射元的隔离度，同时使其辐射波形平滑，提升极化增益，利于实现多频天线小型化。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述嵌套列和所述非嵌套列沿与所述反射板10垂直的方向间隔布置；所述非嵌套列设置在与所述非嵌套列相邻的嵌套列的对称中心线上；在沿与所述反射板10的轴线垂直的方向上，所述嵌套列和所述非嵌套列对齐设置。
在上述实施例的基础上，本实施例中任意相邻的所述嵌套列之间的间距范围为0.6λ～0.9λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
具体地，本实施例为了实现多频天线小型化，设置任意相邻的嵌套列间距范围为0.6λ～0.9λ，基于该嵌套列间距，可实现多频天线紧凑布局，满足小型化设计，解决了多频多端口天线小型化设计时，低频辐射元对高频指标交叉影响的问题。
在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中所述金属条状边界40包括金属条401和高度可调的非金属件支撑；所述金属401条设置卡接在所述非金属件支撑上，所述金属条状边界40对称设置在所述非嵌套列中各高频辐射元20两侧。
具体地，高度可调的支撑与金属条401组合，适用于多种高频辐射元20和低频辐射元30构成的多频天线，通过调整金属条状边界40高度匹配低频辐射元30的辐射臂的高度，改善中间非嵌套列中高频辐射元20的辐射效果。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述金属条401为长条型金属薄板；所述金属条401的特征尺寸与所示低频辐射元30的辐射臂的特征尺寸之间的差值小于预设阈值，从而保证金属条的尺寸和低频辐射元辐射臂的特征尺寸相近。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述金属条401的长度L的范围为0.2λ～0.4λ，离反射板安装面高度H的范围为0.1λ～0.25λ，在同一所述非嵌套列中相邻两个所述金属条401的间距S的范围为0.4λ～0.6λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
本实施例中系数0.2和0.4是根据低频辐射元30的辐射臂长度确定的，系数0.1和0.25根据低频辐射元30的辐射臂高度确定。系数0.4和0.6根据嵌套列中高频辐射元相邻的低频辐射元辐射臂之间的距离确定。金属条401沿长度方向为固定截面或可变截面，长宽比大于2。
在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中所述非金属件支撑包括长度固定的上支撑402和下支撑403；所述上支撑402为T字型或Y字型杆件结构，所述金属条401卡接在所述上支撑402上；
所述下支撑403为直线型杆件结构，一端通过螺钉固定或卡接在所述反射板10上，另一端与所述上支撑402插接在一起。
优选地，上支撑402上具有连续的扣合特征，通过调整上支撑402与下支撑403的扣合位置，可以控制非金属件支撑的高度连续可调。
高度可调的支撑与金属条组合可以匹配不同的低频辐射元，达到约束电磁波传输路径的目的，改善电磁辐射效果。
图3中的实线为小阵列在无可调边界情况下，中间第二子阵列极化间隔离度；虚线为小阵列在可调边界作用下，中间第二子阵列极化隔离度，改善效果大于3dB。横坐标表示高频射频单元的工作频段，纵坐标表示极化间隔离度。
图4中的实线为小阵列在无可调边界情况下，中间第二子阵列水平面波形图；虚线为小阵列在可调边界作用下，中间第二子阵列水平面波形图，波形更平滑，增益提升。横坐标为电磁波的方位，纵坐标为水平波宽。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多频基站天线，其特征在于，包括反射板和设置在所述反射板正面上的多列辐射元；
所述辐射元所在的列包括嵌套列和非嵌套列，所述嵌套列和所述非嵌套列间隔布置；
所述嵌套列包括间隔设置的高频辐射元和低频辐射元；
所述非嵌套列包括多个高频辐射元；
在所述非嵌套列中每个高频辐射元两侧设置有与所述反射板的轴线垂直的金属条状边界，所述金属条状边界沿所述非嵌套列的轴线设置。
2.根据权利要求1所述的多频基站天线，其特征在于，所述嵌套列和所述非嵌套列沿与所述反射板垂直的方向间隔布置；
所述非嵌套列设置在与所述非嵌套列相邻的嵌套列的对称中心线上；
在沿与所述反射板的轴线垂直的方向上，所述嵌套列和所述非嵌套列对齐设置。
3.根据权利要求1所述的多频基站天线，其特征在于，任意相邻的所述嵌套列之间的间距范围为0.6λ～0.9λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
4.根据权利要求1所述的多频基站天线，其特征在于，所述金属条状边界包括金属条和高度可调的非金属件支撑；
所述金属条卡接在所述非金属件支撑上；
所述金属条状边界对称设置在所述非嵌套列中各高频辐射元两侧。
5.根据权利要求4所述的多频基站天线，其特征在于，所述金属条为长条型金属薄板；
所述金属条的特征尺寸与所示低频辐射元的辐射臂的特征尺寸之间的差值小于预设阈值。
6.根据权利要求5所述的多频基站天线，其特征在于，所述金属条的长度范围为0.2λ～0.4λ，高度范围为0.1λ～0.25λ，在同一所述非嵌套列中相邻两个所述金属条的间距范围为0.4λ～0.6λ；其中，λ为所述低频辐射元工作的中心频率波长。
7.根据权利要求4所述的多频基站天线，其特征在于，所述非金属件支撑包括上支撑和下支撑；
所述上支撑为T字型或Y字型杆件结构，所述金属条卡接在所述上支撑上；
所述下支撑为直线型杆件结构，一端固定或卡接在所述反射板上，另一端与所述上支撑插接在一起。
8.根据权利要求7所述的多频基站天线，其特征在于，所述下支撑的另一端与所述上支撑以扣合的方式插接。
9.根据权利要求1-8任一所述的多频基站天线，其特征在于，所述反射板为U型折弯钣金。
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