CN111029757A - 窄截面多系统共体天线及低频辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄截面多系统共体天线及低频辐射单元。该低频辐射单元，包括底座、巴伦结构、偶极子及寄生结构；巴伦结构设置于底座上，偶极子与巴伦结构连接，并通过巴伦结构设置于底座上方，寄生结构包括介质件及寄生加载件，寄生加载件通过介质件设置于偶极子的上方。该低频辐射单元具有更好地隔离度，提高增益。将该低频辐射单元应用于嵌套型天线及窄截面多系统共体天线能够降低互耦，有利于收窄波束，改善方向性，提高辐射性能。

Description

窄截面多系统共体天线及低频辐射单元

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种窄截面多系统共体天线及低频辐射单元。

背景技术

随着移动通讯的发展，通信网络的制式也伴随着增多，由于基站站址的资源有限，多系统天线集成在一个天线罩上。即三个以上的天线的天面集成为单天面天线或者双天面天线，但这会导致多系统天线的迎风面积的加大，给基站塔的建设安装增加了困难以及成本，同时也增加了天线本身以及安装天线的抱杆的可靠性要求。而窄截面(≤380mm)宽波束多系统共体天线为站址安装困难和高成本提供了有效的解决方式，非常具有竞争力。

但窄截面多系统共体天线最大的挑战是直线阵布局两列之间的间距太小，使得耦合过大会造成辐射指标极致恶化，制约窄截面多系统共体天线的应用及推广。

发明内容

基于此，有必要提供一种窄截面多系统共体天线及低频辐射单元。该低频辐射单元具有更好地隔离度，提高增益。将该低频辐射单元应用于窄截面多系统共体天线能够降低互耦，有利于收窄波束，改善方向性，提高辐射性能。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种低频辐射单元，包括底座、巴伦结构、偶极子及寄生结构；巴伦结构设置于底座上，偶极子与巴伦结构连接，并通过巴伦结构设置于底座上方，寄生结构包括介质件及寄生加载件，寄生加载件通过介质件设置于偶极子的上方。

上述低频辐射单元使用时，利用介质件将寄生加载件设置于偶极子的上方，充分利用低频辐射单元的高度空间，有利于收窄天面；同时使得低频辐射单元具有更好地隔离度，可以根据需要调整，通过介质件来调整寄生加载件的高度，使得寄生加载件与偶极子进行更好地结合，辐射能量更集中。将该低频辐射单元应用于天线中能够减小辐射单元之间的互耦，有利于提高增益。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，巴伦结构包括四对巴伦，且四对巴伦围设形成腔体；偶极子为四个，且一个偶极子与对应的一对巴伦连接。

在其中一个实施例中，偶极子包括与一对巴伦对应的一对辐射臂，一个辐射臂对应与一个巴伦连接，相邻两个偶极子的辐射臂之间间隔设置。

在其中一个实施例中，该低频辐射单元还包括耦合结构，耦合结构包括绝缘介质片、以及设置于绝缘介质片上的耦合加载件，绝缘介质片固设于两个相邻的辐射臂上。

在其中一个实施例中，耦合加载件包括固设于绝缘介质片上的第一耦合体、以及设置于第一耦合体的下方的第二耦合体。

在其中一个实施例中，腔体具有四个拐角，寄生加载件为四个，且分别一一对应设置于拐角的上方。

在其中一个实施例中，所述寄生加载件包括第一加载体及第二加载体，所述第一加载体与对应的所述偶极子的一个辐射臂平行，所述第二加载体与对应的所述偶极子的另一个辐射臂平行。

在其中一个实施例中，介质件的一端与偶极子可拆卸连接，或/和介质件的另一端与寄生加载件可拆卸连接。

在其中一个实施例中，介质件的高度可调。

另一方面，本申请还提供了一种窄截面多系统共体天线，包括上述任一实施例中的低频辐射单元，还包括反射板、以及设置于反射板上的至少两列天线阵列，每列天线阵列包括至少一个低频辐射单元。

该窄截面多系统共体天线采用了上述任一实施例中的低频辐射单元，能够降低与辐射单元之间互耦，有利于收窄波束，改善方向性，提高辐射性能；同时充分利用低频辐射单元的高度空间，可以减少了辐射单元，使得天线截面从450mm缩小至380mm以下，将迎风面积减少了15％左右，天线长度也缩短了，不仅节省了成本的，而且天线的可靠性大幅提升，为现有紧张的站址资源提供了有效的解决方案。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，每列天线阵列还包括至少两个高频辐射单元，至少一个高频辐射单元嵌套于对应的低频辐射单元的巴伦结构内。

在其中一个实施例中，相邻两列天线阵列的低频辐射单元在反射板的长度方向上相互错开。

附图说明

图1为一实施例中所示的低频辐射单元的结构示意图；

图2为图1所示的低频辐射单元的结构爆炸示意图；

图3为图2所示的结构的侧视示意图；

图4为一实施例中所示的窄截面多系统共体天线的结构示意图；

图5为图4所示的窄截面多系统共体天线的仿真结果示意图；

图6为一实施例中所示的窄截面多系统共体天线的结构示意图。

附图标记说明：

100、低频辐射单元；110、底座；120、巴伦结构；122、巴伦；130、偶极子；132、辐射臂；140、寄生结构；142、介质件；144、寄生加载件；144a、第一加载体；144b、第二加载体；150、耦合结构；152、绝缘介质片；154、耦合加载件；154a、第一耦合体；154b、第二耦合体；200、高频辐射单元；300、反射板；400、天线阵列；500、反射边界；600、悬浮条。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中涉及的“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

参见图1至图3所示，一实施例中，提供一种低频辐射单元100，包括底座110、巴伦结构120、偶极子130及寄生结构140；巴伦结构120设置于底座110上，偶极子130与巴伦结构120连接，并通过巴伦结构120设置于底座110上方，寄生结构140包括介质件142及寄生加载件144，寄生加载件144通过介质件142设置于偶极子130的上方。

上述低频辐射单元100使用时，利用介质件142将寄生加载件144设置于偶极子130的上方，充分利用低频辐射单元100的高度空间，有利于收窄天面；同时使得低频辐射单元100具有更好地隔离度，可以根据需要调整，通过介质件142来调整寄生加载件144的高度，使得寄生加载件144与偶极子130进行更好地结合，辐射能量更集中。将该低频辐射单元100应用于天线中能够减小辐射单元之间的互耦，有利于提高增益。

在上述任一实施例的基础上，如图1及图2所示，一实施例中，巴伦结构120包括四对巴伦122，且四对巴伦122围设形成腔体；偶极子130为四个，且一个偶极子130与对应的一对巴伦122连接。如此，可以利用利用传统的低频辐射单元100结构来进行改进，节约制造成本，易于实施。

进一步地，如图1及图2所示，一实施例中，偶极子130包括与一对巴伦122对应的一对辐射臂132，一个辐射臂132对应与一个巴伦122连接，相邻两个偶极子130的辐射臂132之间间隔设置。如此，相邻两个偶极子130之间的辐射臂132互不干扰，可以进行间接加载耦合，有利于提高辐射单元的性能调整的灵活性。

更进一步地，如图2及图3所示，一实施例中，该低频辐射单元100还包括耦合结构150，耦合结构150包括绝缘介质片152、以及设置于绝缘介质片152上的耦合加载件154，绝缘介质片152固设于两个相邻的辐射臂132上。如此，通过耦合结构150将相邻两个偶极子130的辐射臂132连接，利用耦合加载件154可以增加辐射臂132的谐振长度，有利于缩小整个低频辐射单元100的口径，有利于收窄天线截面长度；可以理解地，在相同条件下，因为低频辐射单元100的口径脚下，在同一反射板300上，天线阵列400之间的间距可以使得调大，进而有利于提高增益。

再进一步地，如图2及图3所示，一实施例中，耦合加载件154包括固设于绝缘介质片152上的第一耦合体154a、以及设置于第一耦合体154a的下方的第二耦合体154b。如此，在原本需要相同长度的辐射臂132来进行信号辐射时，由于采用了耦合加载件154进行耦合连接，增加第二耦合体154b，相当于变相地增加了辐射臂132的谐振长度。同等情况下，有利于缩短辐射臂132的长度，进而达到缩小整个辐射单元的口径的目的。

进一步地，如图2及图3所示，一实施例中，该第二耦合体154b设置于第一耦合体154a的下方，且设置辐射臂132的外侧。如此，该第二耦合体154b可以设置于反射板300与偶极子130之间，不会干扰该低频辐射单元100的嵌套干涉问题，同时可以充分利用反射板300与偶极子130之间的纵向空间，可以根据需要设置不同高度的第二耦合体154b来实现性能的调整。

更进一步地，一实施例中，第一耦合体154a和第二耦合体154b的夹角呈85°～95°。可以根据实际需要进行微调。

具体地，一实施例中，第一耦合体154a与第二耦合体154b带阻尼式转动连接，进而可以根据需要分别调整各个耦合结构150，便于优化该低频辐射单元100的性能。

该绝缘介质片152的厚度可以根据实际需要进行调整。如此，可以通过调整绝缘介质片152的厚度来进一步调整耦合加载件154与偶极子130之间耦合的问题，以适应不同性能指标的调整需要。

在上述巴伦结构120的任一实施例的基础上，如图2及图3所示，一实施例中，腔体具有四个拐角，寄生加载件144为四个，且分别一一对应设置于拐角的上方。进而该腔体的四个拐角可以均匀设置寄生加载件144，有利于提高低频辐射单元100四周的隔离效果，可以更加均匀地将辐射能力进行集中。

具体到本实施例中，如图2所示，所述寄生加载件144包括第一加载体144a及第二加载体144b，所述第一加载体144a与对应的所述偶极子130的一个辐射臂132平行，所述第二加载体144b与对应的所述偶极子130的另一个辐射臂132平行

在上述任一实施例的基础上，，一实施例中，介质件142的一端与偶极子130可拆卸连接；或介质件142的另一端与寄生加载件144可拆卸连接；或介质件142的一端与偶极子130可拆卸连接，和介质件142的另一端与寄生加载件144可拆卸连接。如此，可以灵活设置寄生结构140，根据需要进行设计。

具体地，如图3所示，该介质件142的两端分别设有卡部，能够分别与偶极子130及寄生加载件144卡扣固定连接，使得寄生加载件144的安装及更换更加方便，有利于提高低频辐射单元100的安装效率及调试效率。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，介质件142的高度可调。如此，方便调节寄生加载件144的高度，使得寄生加载件144与偶极子130进行更好地结合，该低频辐射单元100的性能更优。

具体地，每个介质件142的高度根据需要可作为微调，使得每个寄生加载件144与每个偶极子130进行更好地结合。

如图4所示，另一实施例中，还提供了一种窄截面多系统共体天线，包括上述任一实施例中的低频辐射单元100，还包括反射板300、以及设置于反射板300上的至少两列天线阵列400，每列天线阵列400包括至少一个低频辐射单元100。

该窄截面多系统共体天线采用了上述任一实施例中的低频辐射单元100，能够降低与辐射单元之间互耦，有利于收窄波束，改善方向性，提高辐射性能；同时充分利用低频辐射单元100的高度空间，可以减少了辐射单元，使得天线截面从450mm缩小至380mm以下，将迎风面积减少了15％左右，天线长度也缩短了，不仅节省了成本的，而且天线的可靠性大幅提升，为现有紧张的站址资源提供了有效的解决方案。

如图5所示，一实施例中，该窄截面多系统共体天线的方向性系数提高0.4dB，半功率波束宽度67.6°～74.6°，相对于传统的天线技术，波宽变窄非常明显，前后比和主轴交叉极化比也有较明显的改善。

在上述实施例的基础上，如图6所示，一实施例中，每列天线阵列400还包括至少两个高频辐射单元200，至少一个高频辐射单元200嵌套于对应的低频辐射单元100的巴伦结构120内。如此，有利于窄化天线截面，使得天线的体积小，还能够优化辐射性能，使得多天面集成单天面或者双天面天线的实现更加容易，有利于提高截面多系统共体天线在市场更具有竞争力。

在上述任一实施例的基础上，如图4及图6所示，一实施例中，相邻两列天线阵列400的低频辐射单元100在反射板300的长度方向上相互错开。如此，通过天线陈列的低频辐射单元100之间的错位，能够进一步减小了阵列间的互耦。

如图4所示，一实施例中，反射板300上还可以设置反射边界500或/和悬浮条600，进一步提高了波束收敛性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种低频辐射单元，其特征在于，包括：

底座；

巴伦结构，所述巴伦结构设置于所述底座上；

偶极子，所述偶极子与所述巴伦结构连接，并通过所述巴伦结构设置于所述底座上方；及

寄生结构，所述寄生结构包括介质件及寄生加载件，所述寄生加载件通过所述介质件设置于所述偶极子的上方。

2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述巴伦结构包括四对巴伦，且四对所述巴伦围设形成腔体；所述偶极子为四个，且一个所述偶极子与对应的一对巴伦连接。

3.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述偶极子包括与一对所述巴伦对应的一对辐射臂，一个所述辐射臂对应与一个所述巴伦连接，相邻两个所述偶极子的辐射臂之间间隔设置。

4.根据权利要求3所述的低频辐射单元，其特征在于，还包括耦合结构，所述耦合结构包括绝缘介质片、以及设置于所述绝缘介质片上的耦合加载件，所述绝缘介质片固设于两个相邻的所述辐射臂上。

5.根据权利要求4所述的低频辐射单元，其特征在于，所述耦合加载件包括固设于所述绝缘介质片上的第一耦合体、以及设置于所述第一耦合体的下方的第二耦合体。

6.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述腔体具有四个拐角，所述寄生加载件为四个，且分别一一对应设置于所述拐角的上方。

7.根据权利要求6所述的低频辐射单元，其特征在于，所述寄生加载件包括第一加载体及第二加载体，所述第一加载体与对应的所述偶极子的一个辐射臂平行，所述第二加载体与对应的所述偶极子的另一个辐射臂平行。

8.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述介质件的一端与所述偶极子可拆卸连接，或/和所述介质件的另一端与所述寄生加载件可拆卸连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的低频辐射单元，其特征在于，所述介质件的高度可调。

10.一种窄截面多系统共体天线，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的低频辐射单元，还包括反射板、以及设置于所述反射板上的至少两列天线阵列，每列所述天线阵列包括至少一个所述低频辐射单元。

11.根据权利要求10所述的窄截面多系统共体天线，其特征在于，每列所述天线阵列还包括至少两个高频辐射单元，至少一个所述高频辐射单元嵌套于对应的所述低频辐射单元的巴伦结构内。

12.根据权利要求10或11所述的窄截面多系统共体天线，其特征在于，相邻两列所述天线阵列的低频辐射单元在所述反射板的长度方向上相互错开。

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