CN111384594A - 高频辐射体、多频阵列天线和基站 - Google Patents

高频辐射体、多频阵列天线和基站 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种高频辐射体、多频阵列天线和基站。本申请高频辐射体包括正负45度的两个单极化辐射体；单极化辐射体包括：辐射臂、巴伦、馈电电路、滤波器和地层；其中，辐射臂和巴伦电连接；馈电电路和巴伦分别设置于竖直放置的第一介质板的两个面上；地层设置于水平放置的第二介质板的向下的面上；第一介质板垂直设置于第二介质板之上；滤波器包括电容支路和电感支路，电感支路设置于第一介质板上与巴伦相同的一面上，且电感支路分别与巴伦和地层电连接，电容支路与地层耦合连接；馈电电路用于给高频辐射体馈电；滤波器用于减弱高频辐射体对低频辐射体的影响。本申请解决了高频辐射体共模谐振的问题，且不影响天线的带宽，加工成本低。

Description

高频辐射体、多频阵列天线和基站
技术领域
本申请涉及天线技术，尤其涉及一种高频辐射体、多频阵列天线和基站。
背景技术
随着移动通信系统的发展，基站天线需要实现多频多极化，以满足多个运营商的共同需求。然而，常规多频天线在实现中，其宽度尺寸要非常大才能满足指标要求，一旦宽度尺寸降低，电磁波在由低频辐射体耦合至高频辐射体时会在高频辐射体中产生共模谐振，导致低频指标明显恶化。
目前抑制多频天线中高频辐射体在低频工作频段的共模谐振的方法是在高频辐射体的巴伦和高频辐射体的振子臂上加载电容-电感-电容电路，实现在高频频段匹配，并在低频频段将高频辐射体的共模谐振移至低频频段外。
但是，上述多频天线的带宽受到限制，且加工成本较高。
发明内容
本申请提供一种高频辐射体、多频阵列天线和基站，以解决高频辐射体共模谐振的问题，且不影响天线的带宽，加工成本低。
第一方面，本申请提供一种高频辐射体，该高频辐射体为双极化辐射体，双极化辐射体包括正负45度的两个单极化辐射体；
单极化辐射体包括：辐射臂、巴伦、馈电电路、滤波器和地层；其中，辐射臂和巴伦电连接；馈电电路和巴伦分别设置于竖直放置的第一介质板的两个面上；地层设置于水平放置的第二介质板的向下的面上；第一介质板垂直设置于第二介质板之上；滤波器包括电容支路和电感支路，电感支路设置于第一介质板上与巴伦相同的一面上，且电感支路分别与巴伦和地层电连接，电容支路与地层耦合连接；
馈电电路用于给高频辐射体馈电；
滤波器用于减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，低频辐射体的工作频段的最高频率小于高频辐射体的工作频段的最低频率。
本申请，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
在一种可能的实现方式中，电容支路设置于第二介质板的向上的面上，且电容支路与巴伦电连接。
在一种可能的实现方式中，电容支路设置于第一介质板上与巴伦相同的一面上，且电容支路与巴伦电连接。
在一种可能的实现方式中，电容支路包括第一电容支路和第二电容支路，第一电容支路设置于第二介质板的向上的面上，第二电容支路设置于第一介质板上与巴伦相同的一面上，第二电容支路与巴伦电连接，第一电容支路与第二电容支路电连接。
在一种可能的实现方式中，电容支路包括第一电容支路和第二电容支路，第一电容支路设置于第二介质板的向上的面上，第二电容支路设置于第一介质板上与巴伦相同的一面上，电感支路与第二电容支路电连接，第一电容支路与第二电容支路电连接。
在一种可能的实现方式中，以电感支路作为地层，由馈电电路和电感支路形成微带线结构；在第二介质板的向下的面上设置有同轴线，同轴线的外导体与地层电连接，同轴线的内导体与馈电电路电连接。
本申请采用微带线结构，将从同轴线发射过来的高频电流信号通过内导体无损失的流向馈电电路和巴伦，外导体与地层通过焊接直接电连接，使得整个高频辐射体的馈电系统很完整，且驻波带宽更大，不会有信号不连续的地方。
在一种可能的实现方式中，电感支路和电容支路均为金属枝节线，用作电感支路的金属枝节线形成的轮廓比用作电容支路的金属枝节线形成的轮廓窄且长。
第二方面，本申请提供一种多频阵列天线，包括：天线辐射体和天线反射板，天线辐射体设置于天线反射板上；其中，天线辐射体包括至少一个高频辐射体和至少一个低频辐射体，高频辐射体和低频辐射体在水平方向上交叉排列，低频辐射体的工作频段的最高频率小于高频辐射体的工作频段的最低频率；高频辐射体采用上述第一方面中任一项的高频辐射体。
本申请的多频阵列天线，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
在一种可能的实现方式中，高频辐射体和低频辐射体之间的距离小于或等于0.4λ，λ为低频辐射体的工作频段的中心频率对应的波长。
第三方面，本申请提供一种基站，该基站包括多频阵列天线，多频阵列天线采用上述第二方面中任一项的天线。
本申请的基站所采用的天线，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
附图说明
图1为本申请高频辐射体实施例一的俯视结构示意图；
图2为本申请高频辐射体实施例一的侧视结构示意图；
图3为本申请高频辐射体实施例一的仰视结构示意图；
图4为本申请高频辐射体实施例一的逻辑示意图；
图5为本申请高频辐射体实施例二的侧视结构示意图；
图6为本申请高频辐射体实施例三的侧视结构示意图；
图7为本申请高频辐射体实施例三的逻辑示意图；
图8为本申请高频辐射体实施例四的侧视结构示意图；
图9为本申请高频辐射体实施例四的逻辑示意图；
图10为本申请高频辐射体实施例五的侧视结构示意图；
图11为本申请高频辐射体实施例五的微带线结构示意图；
图12为本申请多频阵列天线实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请高频辐射体实施例一的俯视结构示意图，如图1所示，本实施例的高频辐射体为双极化辐射体，该双极化辐射体包括正45度的单极化辐射体10和负45度的单极化辐射体20，单极化辐射体10和单极化辐射体20呈十字交叉形状，这两个单极化辐射体的结构相同，此处以单极化辐射体10为例进行说明。
图2为本申请高频辐射体实施例一的侧视结构示意图，如图2所示，单极化辐射体10包括：辐射臂11、巴伦12、馈电电路13、滤波器和地层15，其中，辐射臂11和巴伦12电连接，馈电电路13(虚线表示)和巴伦12分别设置于竖直放置的第一介质板16的两个面上，地层15设置于水平放置的第二介质板17的向下的面上，第一介质板16垂直设置于第二介质板17之上，滤波器包括电容支路141和电感支路142，电感支路142设置于第一介质板16上与巴伦12相同的一面上，且电感支路142分别与巴伦12和地层15电连接，电容支路141设置于第二介质板17的向上的面上，电容支路141与巴伦12电连接，与地层15耦合连接。馈电电路13用于给高频辐射体馈电。滤波器用于减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，低频辐射体的工作频段的最高频率小于高频辐射体的工作频段的最低频率。本申请的介质板可以是印刷电路板(Printed Circuit Board，简称：PCB)，也可以是新工艺塑料电镀的介质板，对此不做限定。
图3为本申请高频辐射体实施例一的仰视结构示意图，如图3所示，电容支路141(虚线所示)和地层15分别设置于第二介质板17的两个面上，地层15在第二介质板17的向下的面上，电容支路141在第二介质板17的向上的面上。为了实现电感支路142与地层15的电连接，在第二介质板17上有一个对应于电感支路142的孔19，以便于电感支路142可以垂直穿过该孔后焊接于地层15上。为了实现电容支路141与巴伦12的电连接，将巴伦12对应于电容支路141的位置焊接于第二介质板17上，二者的焊接点处于电容支路141的覆盖范围内。
图4为本申请高频辐射体实施例一的逻辑示意图，如图4所示，本申请在高频辐射体的巴伦和地层之间增加滤波器，该滤波器可以减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，滤波器可以采用并联或混联结构，其中一条支路包括一个起主要作用的电容，另一条支路包括一个起主要作用的电感，这样的滤波器结构可以在低频辐射体发射信号时，在高频辐射体上抑制低频段的信号引起的共模谐振，只要调节电容与电感的组合，就可以实现低频段(690-960MHz)内良好的改善效果。基于该原理，本申请中将一段细且长的金属枝节线等效为电感(即电感支路)，将一段宽且短的金属枝节线等效为电容(即电容支路)。本实施例中电感支路直接与巴伦电连接，可以认为电感支路是集成在高频辐射体(单极化辐射体)上的。电容支路是设置于第二介质板的向上的面上的金属枝节线，其与地层距离相近且存在耦合面积，从而在二者之间存在电容效应，实现耦合连接，当电容值合适时信号可以在电容支路和地层之间进行传递。
本申请，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
在图2-图4所示实施例的基础上，图5为本申请高频辐射体实施例二的侧视结构示意图，如图5所示，本实施例中电容支路141设置于第一介质板16上与巴伦12相同的一面上，且电容支路141与巴伦12电连接。即由巴伦12下方的两层金属片构成滤波器的电容支路141，将电容支路141焊接于第二介质板17的向上的面上，可以与地层15距离相近且存在耦合面积，从而在二者之间存在电容效应，实现耦合连接。
本申请，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
图6为本申请高频辐射体实施例三的侧视结构示意图，如图6所示，本实施例中电容支路包括第一电容支路141a和第二电容支路141b，第一电容支路141a设置于第二介质板17的向上的面上，第二电容支路141b设置于第一介质板16上与巴伦12相同的一面上，第二电容支路141b与巴伦12电连接，第一电容支路141a与第二电容支路141b电连接。
图7为本申请高频辐射体实施例三的逻辑示意图，如图7所示，本申请在高频辐射体的巴伦和地层之间增加的滤波器，其中一条支路包括两个起主要作用的电容，另一条支路包括一个起主要作用的电感，该滤波器可以减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，可以在低频辐射体发射信号时，在高频辐射体上抑制低频段的信号引起的共模谐振。本实施例中第二电容支路由巴伦下方的两层金属片构成，第一电容支路是设置于第二介质板的向上的面上的金属枝节线。
本申请，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
图8为本申请高频辐射体实施例四的侧视结构示意图，如图8所示，本实施例中电容支路141包括第一电容支路141a和第二电容支路141b，第一电容支路141a设置于第二介质板17的向上的面上，第二电容支路141b设置于第一介质板16上与巴伦12相同的一面上，电感支路142与第二电容支路141b电连接，第一电容支路141a与第二电容支路141b电连接。
图9为本申请高频辐射体实施例四的逻辑示意图，如图9所示，本申请在高频辐射体的巴伦和地层之间增加的滤波器，其中一条支路包括一个起主要作用的电容，另一条支路包括一个起主要作用的电感，这两条支路再串联一个电容，该滤波器可以减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，可以在低频辐射体发射信号时，在高频辐射体上抑制低频段的信号引起的共模谐振。本实施例中电感支路142与第二电容支路141b直接电连接，第二电容支路141b由巴伦12下方的两层金属片构成，第一电容支路141a是设置于第二介质板17的向上的面上的金属枝节线。
本申请，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
图10为本申请高频辐射体实施例五的侧视结构示意图，如图10所示，在图1-图9中任一实施例的基础上，以电感支路142作为地层，由馈电电路13和电感支路142形成微带线结构，在第二介质板17的向下的面上设置有同轴线18，同轴线18的外导体181与地层15电连接，同轴线18的内导体182与馈电电路13电连接。
图11为本申请高频辐射体实施例五的微带线结构示意图，如图11所示，微带线结构30包括位于介质基片31两侧的导体带32和接地层33。本申请利用馈电电路13(相当于导体带)和电感支路142(相当于接地层)以及二者之间的第一介质板16形成微带线结构，这样从同轴线18发射过来的高频电流信号可以从内导体182无损失的流向馈电电路13和巴伦12，外导体181与地层15通过焊接直接电连接，使得整个高频辐射体的馈电系统很完整，且驻波带宽更大，不会有信号不连续的地方。
图12为本申请多频阵列天线实施例的结构示意图，如图12所示，多频阵列天线包括：天线辐射体41和天线反射板42，天线辐射体41设置于天线反射板42上，其中，天线辐射体41包括至少一个高频辐射体43和至少一个低频辐射体44，高频辐射体43组成三个高频阵列，低频辐射体44组成一个低频阵列，高频阵列和低频阵列在水平方向上交叉排列，低频辐射体44的工作频段的最高频率小于高频辐射体43的工作频段的最低频率，高频辐射体43采用图1-图11中任一实施例的高频辐射体。高频辐射体43和低频辐射体44之间的距离小于或等于0.4λ(例如0.3λ)，λ为低频辐射体44的工作频段的中心频率对应的波长。
本申请的多频阵列天线，在不影响高频辐射体的辐射臂和巴伦的结构的前提下，在巴伦和地层之间增加滤波器，减弱高频辐射体对低频辐射体的影响，同时实现高频辐射体的信号的正常传输，既解决了高频辐射体共模谐振的问题，也不影响天线的带宽，且加工成本低。
在一种可能的实现方式中，本申请提供一种基站，该基站包括多频阵列天线，该多频阵列天线采用图12所示实施例的多频阵列天线。基站所在的无线网络结构包括移动终端、基站、网络转换接入口和运营管理中心，基站包括多频阵列天线、射频前端模块和基带信号处理模块，多频阵列天线是移动用户终端与射频前端模块间的衔接设备，主要用于进行无线信号的小区覆盖。多频阵列天线包括由不同频率的辐射体组成的若干阵列，各阵列通过各自的馈电网络接收或发射射频信号。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高频辐射体，其特征在于，所述高频辐射体为双极化辐射体，所述双极化辐射体包括正负45度的两个单极化辐射体；
所述单极化辐射体包括：辐射臂、巴伦、馈电电路、滤波器和地层；其中，所述辐射臂和所述巴伦电连接；所述馈电电路和所述巴伦分别设置于竖直放置的第一介质板的两个面上；所述地层设置于水平放置的第二介质板的向下的面上；所述第一介质板垂直设置于所述第二介质板之上；所述滤波器包括电容支路和电感支路，所述电感支路设置于所述第一介质板上与所述巴伦相同的一面上，且所述电感支路分别与所述巴伦和所述地层电连接，所述电容支路与所述地层耦合连接；
所述馈电电路用于给所述高频辐射体馈电；
所述滤波器用于减弱所述高频辐射体对低频辐射体的影响，所述低频辐射体的工作频段的最高频率小于所述高频辐射体的工作频段的最低频率。
2.根据权利要求1所述的高频辐射体，其特征在于，所述电容支路设置于所述第二介质板的向上的面上，且所述电容支路与所述巴伦电连接。
3.根据权利要求1所述的高频辐射体，其特征在于，所述电容支路设置于所述第一介质板上与所述巴伦相同的一面上，且所述电容支路与所述巴伦电连接。
4.根据权利要求1所述的高频辐射体，其特征在于，所述电容支路包括第一电容支路和第二电容支路，所述第一电容支路设置于所述第二介质板的向上的面上，所述第二电容支路设置于所述第一介质板上与所述巴伦相同的一面上，所述第二电容支路与所述巴伦电连接，所述第一电容支路与所述第二电容支路电连接。
5.根据权利要求1所述的高频辐射体，其特征在于，所述电容支路包括第一电容支路和第二电容支路，所述第一电容支路设置于所述第二介质板的向上的面上，所述第二电容支路设置于所述第一介质板上与所述巴伦相同的一面上，所述电感支路与所述第二电容支路电连接，所述第一电容支路与所述第二电容支路电连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的高频辐射体，其特征在于，以所述电感支路作为地层，由所述馈电电路和所述电感支路形成微带线结构；在所述第二介质板的向下的面上设置有同轴线，所述同轴线的外导体与所述地层电连接，所述同轴线的内导体与所述馈电电路电连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高频辐射体，其特征在于，所述电感支路和所述电容支路均为金属枝节线，用作所述电感支路的金属枝节线形成的轮廓比用作所述电容支路的金属枝节线形成的轮廓窄且长。
8.一种多频阵列天线，其特征在于，包括：天线辐射体和天线反射板，所述天线辐射体设置于所述天线反射板上；其中，所述天线辐射体包括至少一个高频辐射体和至少一个低频辐射体，所述高频辐射体和所述低频辐射体在水平方向上交叉排列，所述低频辐射体的工作频段的最高频率小于所述高频辐射体的工作频段的最低频率；
所述高频辐射体采用权利要求1-7中任一项所述的高频辐射体。
9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述高频辐射体和所述低频辐射体之间的距离小于或等于0.4λ，λ为所述低频辐射体的工作频段的中心频率对应的波长。
10.一种基站，其特征在于，所述基站包括多频阵列天线，所述多频阵列天线采用权利要求8或9所述的天线。
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