CN111048898B - 天线及其辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及其辐射单元，辐射单元包括：两组辐射体，每组辐射体包括两个间隔设置的辐射臂；两组巴伦体，每组巴伦体包括两个相对间隔设置并设有耦合孔的巴伦臂，巴伦臂与辐射臂一一对应连接；同轴电缆，同轴电缆包括线芯及外导体；及馈电件，馈电件包括垂直或近似垂直设置的第一馈电段和第二馈电段，第一馈电段的一端与线芯连接，第一馈电段的另一端与第二馈电段连接；其中，一组巴伦体中，同轴电缆设置于一个巴伦臂的耦合孔内且外导体能够与巴伦臂耦合连接，第二馈电段设置于另一个巴伦臂的耦合孔内且第二馈电段能够与巴伦臂耦合连接。辐射单元能够简单、方便的实现耦合馈电，结构简单；如此，采用辐射单元的天线的结构简单。

Description

天线及其辐射单元

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种天线及其辐射单元。

背景技术

移动通信技术的高速发展，天线的应用也日益普遍。辐射单元作为天线系统中用于辐射信号的元件，辐射单元的性能直接影响着天线的整体性能。辐射单元主要包括辐射体和馈电结构，通过馈电结构将能量传输至辐射体后通过辐射体对信号进行辐射。传统的方式为通过整体电镀辐射体并焊接同轴电缆的外导体和线芯的方式实现馈电，操作繁琐，结构较为复杂。

发明内容

基于此，提出了一种天线及其辐射单元，所述辐射单元能够简单、方便的实现耦合馈电，结构简单；如此，采用所述辐射单元的天线的结构简单。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种辐射单元，包括：两组极化正交的辐射体，每组所述辐射体包括两个间隔设置的辐射臂；两组与所述辐射体对应设置的巴伦体，每组所述巴伦体包括两个相对间隔设置的巴伦臂，所述巴伦臂设有耦合孔，且所述巴伦臂与所述辐射臂一一对应连接；同轴电缆，所述同轴电缆包括线芯及外导体；及馈电件，所述馈电件包括垂直或近似垂直设置的第一馈电段和第二馈电段，所述第一馈电段的一端与所述线芯连接，所述第一馈电段的另一端与所述第二馈电段连接；其中，一组所述巴伦体中，所述同轴电缆设置于一个所述巴伦臂的所述耦合孔内且所述外导体能够与所述巴伦臂耦合连接，所述第二馈电段设置于另一个所述巴伦臂的所述耦合孔内且所述第二馈电段能够与所述巴伦臂耦合连接。

上述辐射单元，进行安装时，在一组巴伦体中，将一个同轴电缆从其中一个巴伦臂的底部插入耦合孔内，使得同轴电缆的线芯穿过耦合孔，并使得同轴电缆的外导体能够与巴伦臂耦合连接；将第一馈电段的一端与线芯通过焊接等方式实现稳定的电性连接；将第二馈电段插入同组巴伦体中的另一个巴伦臂的耦合孔内，使得第二馈电段能够与巴伦臂耦合连接。在另一组巴伦体中，采用同样的方式实现同轴电缆和馈电件与巴伦臂的耦合连接。四个巴伦臂与四个辐射臂一一对应电性连接，利用同轴电缆的外导体与巴伦臂的耦合连接，从而实现与对应的辐射臂的耦合馈电；利用第二馈电段与巴伦臂的耦合连接，也能实现与对应的辐射臂的耦合馈电；进而能够简单、方便的实现耦合馈电。上述辐射单元，不需对辐射体进行电镀，焊点较少，即可简单、方便的实现对辐射体的耦合馈电，增加了电路的感性电抗，提高交调指标，结构简单，加工简单，成本也较低，也使得辐射单元的尺寸较小。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述第二馈电段的长度可调；和/或所述第二馈电段的宽度可调。

在其中一个实施例中，辐射单元还包括安装套，所述安装套套设于所述第二馈电段上，所述安装套的外径与所述耦合孔的内径相匹配。

在其中一个实施例中，所述第一馈电段设有用于供另一个所述第一馈电段穿过的凸出部。

在其中一个实施例中，所述耦合孔的直径可调。

在其中一个实施例中，所述辐射臂设有镂空槽。

在其中一个实施例中，所述辐射臂的轮廓设置为正方形，所述辐射臂的边长等于或近似等于所述辐射单元中心频点的四分之一波长。

在其中一个实施例中，所述耦合孔的侧壁设有连通外界的通槽。

在其中一个实施例中，所述巴伦臂的高度等于或近似等于所述辐射单元中心频点的四分之一波长。

另一方面，提供了一种天线，包括所述的辐射单元。

上述天线，进行辐射单元的安装时，在一组巴伦体中，将同轴电缆从其中一个巴伦臂的底部插入耦合孔内，使得同轴电缆的线芯穿过耦合孔，并使得同轴电缆的外导体能够与巴伦臂耦合连接；将第一馈电段的一端与线芯通过焊接等方式实现稳定的电性连接；将第二馈电段插入同组巴伦体中的另一个巴伦臂的耦合孔内，使得第二馈电段能够与巴伦臂耦合连接。巴伦臂与辐射臂一一对应电性连接，利用同轴电缆的外导体与巴伦臂的耦合连接，从而实现与对应的辐射臂的耦合馈电；利用第二馈电段与巴伦臂的耦合连接，也能实现与对应的辐射臂的耦合馈电；进而能够简单、方便的实现耦合馈电。上述天线，不需对辐射体进行电镀，焊点较少，即可简单、方便的实现对辐射体的耦合馈电，增加了电路的感性电抗，提高交调指标，结构简单，加工简单，成本也较低。

附图说明

图1为一个实施例的辐射单元的结构示意图；

图2为图1的辐射单元的俯视图；

图3为图1的辐射单元的主视图；

图4为图1的辐射单元的同轴电缆与馈电件连接的结构示意图；

图5为图1的辐射单元的一个实施例的巴伦体的结构示意图；

图6为图1的辐射单元的另一个实施例的巴伦体的结构示意图；

图7为图1的辐射单元的驻波仿真结果图。

附图标记说明：

10、辐射单元，110、同轴电缆，111、线芯，112、外导体，120、馈电件，121、第一馈电段，1211、凸出部，122、第二馈电段，123、安装套，200、辐射体，210、辐射臂，211、镂空槽，300、巴伦体，310、巴伦臂，311、耦合孔，312、通槽。

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“设置于”、“固设于”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。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”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，不是旨在于约束本发明。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。

本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

还应当理解的是，在解释元件时，尽管没有明确描述，但元件解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

如图1至图4所示，在一个实施例中，提供了一种辐射单元10，包括：包括：两组极化正交的辐射体200，每组辐射体200包括两个间隔设置的辐射臂210(如图1及图2中，210a与210b为一组辐射体200；210c与210d为另一组辐射体200)；两组与辐射体200对应设置的巴伦体300，每组巴伦体300包括两个相对间隔设置的巴伦臂310，巴伦臂310设有耦合孔311，且巴伦臂310与辐射臂210一一对应连接(如图5及图6中，310a与210a对应连接；310b与210b对应连接；310d与210d对应连接)；同轴电缆110，同轴电缆110包括线芯111及外导体112；及馈电件120，馈电件120包括垂直或近似垂直设置的第一馈电段121和第二馈电段122，第一馈电段121的一端与线芯111连接，第一馈电段121的另一端与第二馈电段122连接；其中，一组巴伦体300中，同轴电缆110设置于一个巴伦臂310的耦合孔311内且外导体112能够与巴伦臂310耦合连接，第二馈电段122设置于另一个巴伦臂310的耦合孔311内且第二馈电段122能够与巴伦臂310耦合连接。

上述实施例的辐射单元10，进行安装时，在一组巴伦体300中，将一个同轴电缆110从其中一个巴伦臂310的底部插入耦合孔311内，使得同轴电缆110的线芯111穿过耦合孔311，并使得同轴电缆110的外导体112能够与巴伦臂310耦合连接；将第一馈电段121的一端与线芯111通过焊接等方式实现稳定的电性连接；将第二馈电段122插入同组巴伦体300中的另一个巴伦臂310的耦合孔311内，使得第二馈电段122能够与巴伦臂310耦合连接。在另一组巴伦体300中，采用同样的方式实现同轴电缆110和馈电件120与巴伦臂310的耦合连接。四个巴伦臂310与四个辐射臂210一一对应电性连接，利用同轴电缆110的外导体112与巴伦臂310的耦合连接，从而实现与对应的辐射臂210的耦合馈电；利用第二馈电段122与巴伦臂310的耦合连接，也能实现与对应的辐射臂210的耦合馈电；进而能够简单、方便的实现耦合馈电。上述实施例的辐射单元10，不需对辐射体200进行电镀，焊点较少，即可简单、方便的实现对辐射体200的耦合馈电，增加了电路的感性电抗，提高交调指标，结构简单，加工简单，成本也较低，也使得辐射单元10的尺寸较小。

需要进行说明的是，馈电件120优选为馈电片，第一馈电段121和第二馈电段122相应设置为片状。第一馈电段121与第二馈电段122的近似垂直，是考虑到加工误差和安装误差的影响，在误差允许范围内，都可认为是垂直设置，例如当第一馈电段121与第二馈电段122之间的夹角为89°～91°时，均可认为第一馈电段121与第二馈电段122垂直设置。

在一个实施例中，第二馈电段122的长度(如图4的L₁所示)可调。如此，通过调节第二馈电段122的长度，从而调节辐射单元10的电抗特性，使辐射单元10的电抗特性趋于零值，从而改善辐射单元10的阻抗收敛性，扩展辐射单元10的带宽，使得辐射单元10的驻波变好。

在一个实施例中，第二馈电段122的宽度(如图4的D₁所示)可调。如此，通过调节第二馈电段122的宽度，从而调节辐射单元10的电抗特性，使辐射单元10的电抗特性趋于零值，从而改善辐射单元10的阻抗收敛性，扩展辐射单元10的带宽，使得辐射单元10的驻波变好。

当然，还可以同时调节第二馈电段122的长度和宽度，从而能够更加灵活的调节辐射单元10的电抗特性，从而改善辐射单元10的阻抗收敛性，扩展辐射单元10的带宽(带宽可达1700MHz～2200MHz)，使得辐射单元10的驻波变好(如图7所示，驻波可以小于1.4)。

如图4所示，在上述任一实施例的基础上，辐射单元10还包括安装套123，安装套123套设于第二馈电段122上，安装套123的外径与耦合孔311的内径相匹配。如此，使得第二馈电段122能够稳定的安装于耦合孔311内，避免第二馈电段122在耦合孔311内发生摆动或晃动，保证第二馈电段122能够与巴伦臂310实现稳定的耦合连接。安装套123可以设置为带通孔的圆环，圆环的外径与耦合孔311的内径相匹配，第二馈电段122插入通孔内，使得第二馈电段122与圆环连为一体，再将第二馈电段122插入耦合孔311的过程中，使得圆环的侧壁与耦合孔311的内壁摩擦配合，从而使得第二馈电段122稳定的固设于耦合孔311内。

如图4所示，在上述任一实施例的基础上，第一馈电段121设有用于供另一个第一馈电段121穿过的凸出部1211。如此，当利用两个馈电件120及两个同轴电缆110分别对两组辐射体200进行馈电时，能够使得两个馈电件120交叉间隔设置(例如十字交叉)，避免两个馈电件120之间发生接触或影响，保证辐射单元10的辐射性能。

在上述任一实施例的基础上，耦合孔311的直径可调。如此，通过调节耦合孔311的直径，从而调节辐射单元10的电抗特性，使辐射单元10的电抗特性趋于零值，从而改善辐射单元10的阻抗收敛性，扩展辐射单元10的带宽，使得辐射单元10的驻波变好。例如，同轴电缆110插入的耦合孔311的直径可以调整为与同轴电缆110的外径相匹配(相等或近似相等)，从而使得同轴电缆110能够稳定的固设于耦合孔311内。

当然，可以根据实际需要灵活的调整第二馈电段122的长度、第二馈电段122的宽度或耦合孔311的直径中的至少一个参数，调节方式灵活，均能够起到而改善辐射单元10的阻抗收敛性，扩展辐射单元10的带宽，使得辐射单元10的驻波变好的作用。

如图1、图2、图5及图6所示，在上述任一实施例的基础上，辐射臂210设有镂空槽211。如此，能够保证辐射单元10的辐射性能，也能降低辐射单元10的质量，减少材料损耗，降低成本。镂空槽211的数量和轮廓形状可以根据实际生产需要进行灵活的选择，例如可以为三个矩形或正方形的镂空槽211。

在上述任一实施例的基础上，辐射臂210的轮廓设置为正方形，辐射臂210的边长(如图2的D₂所示)等于或近似等于辐射单元10中心频点的四分之一波长。如此，便于生产，加工方便，也能保证辐射单元10的辐射性能。辐射臂210的边长近似等于辐射单元10中心频点的四分之一波长，是考虑到加工误差或制造误差的影响，在公知误差允许范围内，都可认为是相等。

如图6所示，在上述任一实施例的基础上，耦合孔311的侧壁设有连通外界的通槽312。如此，在巴伦臂310的外壁上开设出与耦合孔311连通的通槽312，能够减少巴伦臂310的生产材料，降低了生产成本。当然，如图5所示，耦合孔311的侧壁也可以设置为连续封闭的(除了两端的开口外)。

在上述任一实施例的基础上，巴伦臂310的高度(如图3的L₂所示)等于或近似等于辐射单元10中心频点的四分之一波长。如此，也能保证辐射单元10的辐射性能。巴伦臂310的高度近似等于辐射单元10中心频点的四分之一波长，是考虑到加工误差或制造误差的影响，在公知的误差允许范围内，都可认为是相等。

需要进行说明的是，当四个巴伦臂310靠近反射板的一端连为一体而形成底座结构时，巴伦臂310的高度还包括底座的厚度。

在一个实施例中，还提供了一种天线，包括上述任一实施例的辐射单元10。

上述实施例的天线，进行辐射单元10的安装时，在一组巴伦体300中，将同轴电缆110从其中一个巴伦臂310的底部插入耦合孔311内，使得同轴电缆110的线芯111穿过耦合孔311，并使得同轴电缆110的外导体112能够与巴伦臂310耦合连接；将第一馈电段121的一端与线芯111通过焊接等方式实现稳定的电性连接；将第二馈电段122插入同组巴伦体300中的另一个巴伦臂310的耦合孔311内，使得第二馈电段122能够与巴伦臂310耦合连接。巴伦臂310与辐射臂210一一对应电性连接，利用同轴电缆110的外导体112与巴伦臂310的耦合连接，从而实现与对应的辐射臂210的耦合馈电；利用第二馈电段122与巴伦臂310的耦合连接，也能实现与对应的辐射臂210的耦合馈电；进而能够简单、方便的实现耦合馈电。上述实施例的天线，不需对辐射体200进行电镀，焊点较少，即可简单、方便的实现对辐射体200的耦合馈电，增加了电路的感性电抗，提高交调指标，结构简单，加工简单，成本也较低。

辐射单元10优选为高频辐射单元。

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约束。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 (10)

1.一种辐射单元，其特征在于，包括：

两组极化正交的辐射体，每组所述辐射体包括两个间隔设置的辐射臂；

两组与所述辐射体对应设置的巴伦体，每组所述巴伦体包括两个相对间隔设置的巴伦臂，所述巴伦臂设有耦合孔，且所述巴伦臂与所述辐射臂一一对应连接；

同轴电缆，所述同轴电缆包括线芯及外导体；及

馈电件，所述馈电件包括垂直或近似垂直设置的第一馈电段和第二馈电段，所述第一馈电段的一端与所述线芯连接，所述第一馈电段的另一端与所述第二馈电段连接；

其中，一组所述巴伦体中，所述同轴电缆设置于一个所述巴伦臂的所述耦合孔内且所述外导体能够与所述巴伦臂耦合连接，所述同轴电缆穿过所述耦合孔后使所述线芯与所述第一馈电段的一端电性连接，所述第二馈电段设置于另一个所述巴伦臂的所述耦合孔内且所述第二馈电段能够与另一个所述巴伦臂耦合连接。

2.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述第二馈电段的长度可调；和/或所述第二馈电段的宽度可调。

3.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，还包括安装套，所述安装套套设于所述第二馈电段上，所述安装套的外径与所述耦合孔的内径相匹配。

4.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述第一馈电段设有用于供另一个所述第一馈电段穿过的凸出部。

5.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述耦合孔的直径可调。

6.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射臂设有镂空槽。

7.根据权利要求1至6任一项所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射臂的轮廓设置为正方形，所述辐射臂的边长等于或近似等于所述辐射单元中心频点的四分之一波长。

8.根据权利要求1至6任一项所述的辐射单元，其特征在于，所述耦合孔的侧壁设有连通外界的通槽。

9.根据权利要求1至6任一项所述的辐射单元，其特征在于，所述巴伦臂的高度等于或近似等于所述辐射单元中心频点的四分之一波长。

10.一种天线，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的辐射单元。

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