CN111029727A - 一种天线单元及基站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线单元及基站,其中,所述天线单元包括极化方式正交的第一振子单元、第二振子单元以及与第一振子单元和第二振子单元耦合的寄生单元;所述第一振子单元包括第一辐射部和为所述第一辐射部馈电的第一馈电部;所述第一辐射部包括辐射基板、布设于所述辐射基板表面的第一辐射体和第二辐射体;所述第二振子单元包括第二辐射部和为所述第二辐射部馈电的第二馈电部;所述第二辐射部包括与所述第一辐射部共用的辐射基板和沿第二方向布设于所述辐射基板表面的第三辐射体、第四辐射体,其中,第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体排布形成方形阵;寄生单元包括分别设置于所述方形阵四周的四个寄生辐射体。
Description
【技术领域】
本发明涉及通讯技术领域,尤其涉及一种天线单元及基站。
【背景技术】
移动通信技术将会极大地改变人们现有的生活方式,推动社会不断发展。在未来一段时间内的主流通信频段有4G和5G,为了适应未来通信技术高速率、低延时、高容量等技术特点,基站单元也将更多的采用大规模阵列天线单元,从而也对于天线单元阵子提出了更高要求,小型化的天线单元阵子将会受到极大的推崇,而现有的天线单元想要实现小型化,其辐射效果就会变差、天线带宽频段窄。
因此,有必要提供一种体积小且辐射效果好、带宽频段宽的天线单元以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种体积小且辐射效果好、带宽频段宽的天线单元及基站。
本发明提供了一种天线单元所述天线单元包括极化方式正交的第一振子单元、第二振子单元以及与所述第一振子单元和所述第二振子单元耦合的寄生单元;
所述第一振子单元包括第一辐射部和为所述第一辐射部馈电的第一馈电部,其中,所述第一辐射部包括辐射基板、沿第一方向布设于所述辐射基板表面的第一辐射体和第二辐射体,且所述第一辐射体和所述第二辐射体相互间隔且对称设置;
所述第一馈电部包括第一馈电基板和设置于所述第一馈电基板表面的第一地线和第一微带线,其中,所述第一馈电基板与所述辐射基板连接,所述第一地线分别与所述第一辐射体、所述第二辐射体电连接,所述第一微带线分别与所述第一辐射体、所述第二辐射体耦合;
所述第二振子单元包括第二辐射部和为所述第二辐射部馈电的第二馈电部,其中,所述第二辐射部包括与所述第一辐射部共用的辐射基板、沿第二方向布设于所述辐射基板表面的第三辐射体和第四辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体相互间隔且对称设置,所述第一方向和所述第二方向分别为所述方形阵的对角线方向,且所述第一方向和所述第二方向相互垂直;
所述第二馈电部包括第二馈电基板和设置于所述第二馈电基板表面的第二地线和第二微带线,其中,所述第二馈电基板和所述辐射基板连接,所述第二地线分别与所述第三辐射体、所述第四辐射体电连接;所述第二微带线分别与所述第三辐射体、所述第四辐射体耦合;
所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体排布形成方形阵;
所述寄生单元包括分别设置于所述方形阵四周的四个寄生辐射体。
优选地,所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体设置于所述辐射基板的同一表面;
所述第一辐射体和所述第二辐射体关于第一对称轴相互对称设置,所述第三辐射体和所述第四辐射体关于第二对称轴相互对称设置,所述第一对称轴和所述第二对称轴相互垂直。
优选地,每个所述寄生辐射体包括本体部、第一枝节部及第二枝节部,其中,所述第一枝节部和所述第二枝节部别与所述本体部的相对两端连接,且所述第一枝节部和所述第二枝节部与所述本体部均呈夹角设置。
优选地,所述本体部与所述方形阵的边平行设置,所述第一枝节部和所述第二枝节部别与所述方形阵的两条对角线平行设置。
优选地,所述寄生单元与所述第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体分别设置于所述辐射基板的两个相对表面。
优选地,所述第一地线和所述第一微带线分别设置于所述第一馈电基板的两个相对表面。
优选地,所述第二地线和所述第二微带线分别设置于所述第二馈电基板的两个相对表面。
优选地,所述天线单元还包括接地板,所述接地板包括接地基板和设置于所述接地基板表面的接地片,所述接地基板和所述馈电基板远离辐射基板的一端连接,所述第一地线和所述第二地线均与所述接地片电连接。
优选地,所述接地基板靠近所述辐射基板一侧设置有与所述第一微带线和所述第二微带线电连接的馈电网络。
本发明还提供一种基站,所述基站包括多个前述的天线单元。
与现有技术相比,本发明所提供的天线单元通过在辐射基板上设置与第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体耦合的寄生单元加强了第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体的辐射效果,减小了天线单元的尺寸,符合小型化的需求。易于在基站上阵列设置该天线单元,增加了基站中网络覆盖的灵活性。
同时,通过设置寄生单元,从而使得天线单元产生谐振,进而达到拓宽天线单元的带宽。
【附图说明】
图1A为天线单元的第一视角立体结构示意图;
图1B为天线单元的第二视角立体结构示意图;
图2为天线单元的第一振子单元的立体结构示意图;
图3为第一振子单元的和寄生单元配合的爆炸结构示意图;
图4为第一振子单元的辐射体和寄生单元的寄生辐射体设置于辐射基板的示意图;
图5为天线单元的第二振子单元的立体结构示意图;
图6为第二振子单元的和寄生单元配合的爆炸结构示意图;
图7为第二振子单元的辐射体和寄生单元的寄生辐射体设置于辐射基板的示意图;
图8为本发明实施例提供的接地板的爆炸结构示意图;
图9为本发明实施例提供的天线单元的反射系数曲线图。
【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用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图1A-1B,本发明提供一种天线单元1,该天线单元1包括接地板30、极化方式正交的第一振子单元10和第二振子单元20以及与第一振子单元10和第二振子单元20耦合的寄生单元40。其中,接地板30同时和第一振子单元10连接和第二振子单元20电连接。
请参阅图2,第一振子单元10包括第一辐射部11及为第一辐射部11馈电的第一馈电部12,第一辐射部11通过第一馈电部12和接地板30连接,即第一馈电部12位于第一辐射部11和接地板30之间。
请参阅图3-4,具体地,第一辐射部11包括辐射基板111、沿着第一方向布设于辐射基板111表面的第一辐射体112和第二辐射体113。其中,第一辐射体112和第二辐射体113相互间隔设置,并经第一馈电部12与馈电网络50电连接。馈电网络50可以是设置于接地板30,也可以独立设置在此不做限定。
寄生单元40包括四个寄生辐射体401,且四个寄生辐射体401可以设置于辐射基板111的相同表面,也可以是两两对称设置于辐射基板111两个相对表面。
较佳地,四个寄生辐射体401设置于辐射基板111的相同表面。
可以理解,寄生单元40可以与第一辐射体112和第二辐射体113共同布设于辐射基板111的相同表面。也可以是寄生单元40布设于辐射基板111的一个表面,第一辐射体112和第二辐射体113布设于辐射基板111的相对的另一个表面。
较佳地,第一辐射体112和第二辐射体113均设置于辐射基板111远离接地板30的表面上,且第一辐射体112和第二辐射体113关于第一对称轴L1相互对称设置,寄生单元40布设于辐射基板111靠近接地板30的表面上。
辐射基板111的形状不做限定,可根据需要进行设置,在本实施例中,辐射基板111的形状为多边形。
请参阅图4,每个寄生辐射体401包括本体部4011、第一枝节部4012及二枝节部4013,其中,第一枝节部4012和第二枝节部4013别与本体部4011的相对两端连接,且第一枝节部4012和第二枝节部4013与本体部4011均呈夹角设置,较佳地,夹角为45°。
第一振子单元10通过与寄生单元40耦合,从而在第一辐射体112和第二辐射体113辐射信号时,可以使天线单元增加谐振,进而达到拓宽天线单元的带宽的辐射效果,且其与第一辐射体112和第二辐射体113形成的整体尺寸可以合理缩减,符合小型化的需求。
如图3所示,第一馈电部12包括第一馈电基板121和设置于第一馈电基板121表面的第一地线122和第一微带线123。第一馈电基板121的一端和辐射基板111连接,第一馈电基板121的另一端和接地板30连接,第一地线122分别与第一辐射体112、第二辐射体113、接地板30电连接,第一微带线123分别与第一辐射体112、第二辐射体113耦合。
第一馈电基板121上设置第一凸起1211以和辐射基板111卡合连接。第一馈电基板121和接地板30连接的一端上设置第二凸起1212,第二凸起1212可插入接地板30以和接地板30连接,可以理解第一凸起1211和第二凸起1212可以是一个或多个,较佳地,第一凸起1211和第二凸起1212均至少为两个。
第一地线122可以穿透辐射基板111以分别和第一辐射体112、第二辐射体113电连接。本实施例中,第一地线122包括两个且均设置于第一馈电基板121的相同表面,其中,一个第一地线122分别和第一辐射体112、接地板30电连接,另一个第一地线122和第二辐射体113、接地板30电连接。
可以理解,第一地线122可以只有一个,第一地线122分别和第一辐射体112、第二辐射体113、接地板30电连接即可。
还可以理解第一地线122为至少两个时,可以是分别设置于第一馈电基板121的两个相对表面,也可以是设置于第一馈电基板121的相同表面在此不做限定。
第一微带线123包括设于第一馈电基板121远离辐射基板111一端的第一馈电部1231、自第一馈电部1231向靠近辐射基板111方向延伸的第一带线1232、自第一带线1232远离第一馈电部1231的一端沿平行于辐射基板111方向延伸的第二带线1233及与第二带线1233远离第一带线1232一端连接的第三带线1234。其中,第三带线1234设置有多道折弯。
可以理解,第一微带线123的结构不限于上述结构,能传输信号即可。
请参阅图5,第二振子单元20包括第二辐射部21和为第二辐射部21馈电的第二馈电部22,第二辐射部21通过第二馈电部22和接地板30连接,即第二馈电部22位于第二辐射部21和接地板30之间。
请参阅图6-7,第二辐射部21包括与第一辐射部11共用的辐射基板111以及沿着第二方向布设于辐射基板111上的第三辐射体211和第四辐射体212,其中,第三辐射体211和第四辐射体212相互间隔且对称设置,且第一辐射体112、第二辐射体113、第三辐射体211和第四辐射体212排布形成方形阵,第一方向和第二方向分别为方形阵的对角线方向,且第二方向和第一方向相互垂直。
辐射基板111、第三辐射体211、第四辐射体212都和第二馈电部22连接,第三辐射体211、第四辐射体212通过第二馈电部22与馈电网络50电连接,以通过馈电网络50馈电。
如图4所示,在部分实施例中,寄生辐射体401的本体部4011与第一辐射体112、第二辐射体113、第三辐射体211和第四辐射体212排布形成的方形阵的边平行设置,寄生辐射体401的第一枝节部4012和第二枝节部4013别与方形阵的两条对角线平行设置。
第二振子单元20通过与寄生单元40耦合,从而第三辐射体211和第四辐射体212辐射信号时,可以使天线单元增加谐振,进而达到拓宽天线单元的带宽的辐射效果,且其与第三辐射体211和第四辐射体212形成的整体尺寸可以合理缩减,符合小型化的需求。
如图6所示,第二馈电部22包括第二馈电基板221和设置在第二馈电基板221表面的第二地线222和第二微带线223。第二馈电基板221的一端和辐射基板111连接,第二馈电基板221的另一端和接地板30连接,第二地线222分别与第三辐射体211、第四辐射体212、接地板30电连接,第二微带线223分别与第三辐射体211、第四辐射体212耦合。
第二馈电基板221上设置有第三凸起2211以和辐射基板111卡合连接。第二馈电基板221和接地板30连接的一端上设置第四凸起2212,第二凸起2212可插入接地板30以和接地板30连接,其中,第三凸起2211、第四凸起2212可以是一个或多个,较佳地,第三凸起2211、第四凸起2212均至少为两个。
第二地线222可以穿透辐射基板111以分别和第三辐射体211、第四辐射体212电连接。本实施例中,第二地线222包括两个,两个第二地线222均设置第二馈电基板221的相同表面。其中,一个第二地线222分别和第三辐射体211、接地板30电连接,另一个第二地线222和第四辐射体212、接地板30电连接。可以理解,第二地线222可以只有一个,第二地线222分别和第三辐射体211、第四辐射体212、接地板30电连接即可。
还可以理解第二地线222为至少两个时,可以是分别设置于第二馈电基板221的两个相对表面,也可以是设置于第二馈电基板221的相同表面在此不做限定。
第二微带线223包括设于第二馈电基板221远离辐射基板111一端的第二馈电部2231、自第二馈电部2231向靠近辐射基板111方向延伸的第四带线2232、自第二带线2232远离第二馈电部2231的一端沿平行于辐射基板111方向延伸的第五带线2233及与第五带线2233远离第四带线2232一端连接的第六带线2234。其中,第六带线2234设置有多道折弯。
可以理解,第二微带线223的结构不限于上述结构,能传输信号即可。
请参阅图8,接地板30包括接地基板31和接地片32,接地片32固定在接地基板31远离辐射基板111的表面,用于接地。
接地基板31上开设连接孔311,用于和第一馈电基板121、第二馈电基板221固定连接。第一馈电基板121上的第二凸起1212、第二馈电基板221上的第四凸起2212可穿过连接孔311以和接地基板31固定连接。连接孔311还用于供第一地线122和第二地线222穿过以和接地片32电连接。
在部分实施例中,馈电网络50设置于接地基板31靠近辐射基板111一侧,且馈电网络50与第一微带线123和第二微带线223电连接,以通过第一微带线123为第一振子单元10馈电,并通过第二微带线223为第二振子单元20馈电。
上述天线单元1的性能如图9所示,从图中可看出,该天线单元1的可覆盖1.71-2.69GHZ频段。
需要说明的是,以上仅为举例说明,并不对本申请的技术方案构成限定。
本发明还提供一种基站,该基站包括多个天线单元1。
与现有技术相比,本发明所提供的天线单元通过在辐射基板上设置与第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体耦合的寄生单元加强了第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体的辐射效果,减小了天线单元的尺寸,符合小型化的需求。易于在基站上阵列设置该天线单元,增加了基站中网络覆盖的灵活性。
同时,通过设置寄生单元,从而使得天线单元产生谐振,进而达到拓宽天线单元的带宽。
以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线单元,其特征在于,所述天线单元包括极化方式正交的第一振子单元、第二振子单元以及与所述第一振子单元和所述第二振子单元耦合的寄生单元;
所述第一振子单元包括第一辐射部和为所述第一辐射部馈电的第一馈电部,其中,所述第一辐射部包括辐射基板、沿第一方向布设于所述辐射基板表面的第一辐射体和第二辐射体,且所述第一辐射体和所述第二辐射体相互间隔且对称设置;
所述第一馈电部包括第一馈电基板和设置于所述第一馈电基板表面的第一地线和第一微带线,其中,所述第一馈电基板与所述辐射基板连接,所述第一地线分别与所述第一辐射体、所述第二辐射体电连接,所述第一微带线分别与所述第一辐射体、所述第二辐射体耦合;
所述第二振子单元包括第二辐射部和为所述第二辐射部馈电的第二馈电部,其中,所述第二辐射部包括与所述第一辐射部共用的辐射基板、沿第二方向布设于所述辐射基板表面的第三辐射体和第四辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体相互间隔且对称设置,所述第一方向和所述第二方向分别为所述方形阵的对角线方向,且所述第一方向和所述第二方向相互垂直;
所述第二馈电部包括第二馈电基板和设置于所述第二馈电基板表面的第二地线和第二微带线,其中,所述第二馈电基板和所述辐射基板连接,所述第二地线分别与所述第三辐射体、所述第四辐射体电连接;所述第二微带线分别与所述第三辐射体、所述第四辐射体耦合;
所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体排布形成方形阵;
所述寄生单元包括分别设置于所述方形阵四周的四个寄生辐射体。
2.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体设置于所述辐射基板的同一表面;
所述第一辐射体和所述第二辐射体关于第一对称轴相互对称设置,所述第三辐射体和所述第四辐射体关于第二对称轴相互对称设置,所述第一对称轴和所述第二对称轴相互垂直。
3.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:每个所述寄生辐射体包括本体部、第一枝节部及第二枝节部,其中,所述第一枝节部和所述第二枝节部别与所述本体部的相对两端连接,且所述第一枝节部和所述第二枝节部与所述本体部均呈夹角设置。
4.如权利要求3所述的天线单元,其特征在于:所述本体部与所述方形阵的边平行设置,所述第一枝节部和所述第二枝节部别与所述方形阵的两条对角线平行设置。
5.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:所述寄生单元与所述第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体分别设置于所述辐射基板的两个相对表面。
6.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:所述第一地线和所述第一微带线分别设置于所述第一馈电基板的两个相对表面。
7.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:所述第二地线和所述第二微带线分别设置于所述第二馈电基板的两个相对表面。
8.如权利要求1所述的天线单元,其特征在于:所述天线单元还包括接地板,所述接地板包括接地基板和设置于所述接地基板表面的接地片,所述接地基板和所述馈电基板远离辐射基板的一端连接,所述第一地线和所述第二地线均与所述接地片电连接。
9.如权利要求8所述的天线单元,其特征在于:所述接地基板靠近所述辐射基板一侧设置有与所述第一微带线和所述第二微带线电连接的馈电网络。
10.一种基站,其特征在于:所述基站包括多个如权利要求1-9任一项所述的天线单元。
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