CN111613883A - 低频辐射单元和天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低频辐射单元和天线,其技术方案要点是低频辐射单元包括两对垂直极化的辐射臂，所述辐射臂包括阻抗匹配段和滤波段，所述滤波段包括至少一对关于辐射臂延伸方向对称的弯延部，每对所述弯延部之间形成透波口，所述阻抗匹配段与所述滤波段交替分布且所述弯延部两端分别与两个阻抗匹配段电连接，所述滤波段用于使流经两个弯延部的局部高频耦合电流的相位相反从而使高频耦合电流的寄生辐射相抵消。通过在辐射臂上设置滤波段，当高频耦合电流流经两个弯延部时，高频耦合电流的相位相反，寄生辐射相互抵消，从而降低了对高频辐射单元的干扰，改善高频辐射方向图。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元和天线。
背景技术
多频段共用天线的小型化设计已经成为移动通信基站天线行业的研究热点。如何能够在更小的截面尺寸内将不同频段天线共口径设计，且不牺牲各频段的性能指标成为急需攻克的难题。
目前，主流的多频共用天线需支持多个690-960MHz/1690-2690MHz/3300-3800MHz等频段的集成，当天线小型化设计时，电磁环境愈加复杂，各个频段之间互耦严重，低频辐射单元对高频辐射单元的遮挡造成了高频辐射方向图的畸变。
发明内容
本发明的首要目的旨在提供一种可降低对高频辐射单元的干扰的低频辐射单元。
本发明的另一目的旨在提供一种采用上述低频辐射单元的天线。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种低频辐射单元，包括两对垂直极化的辐射臂，所述辐射臂包括用于阻抗匹配的阻抗匹配段和用于减小对高频辐射单元干扰的滤波段，所述滤波段包括至少一对关于辐射臂延伸方向对称的弯延部，每对所述弯延部之间形成透波口，所述阻抗匹配段与所述滤波段在辐射臂延伸方向上交替分布且所述弯延部两端分别与两个阻抗匹配段电连接，所述滤波段用于使流经两个弯延部的局部高频耦合电流的相位相反从而使高频耦合电流的寄生辐射相抵消。
进一步设置：所述弯延部包括两段垂直于辐射臂延伸方向的第一导电段和连接于两段所述第一导电段之间的第二导电段，两个所述弯延部的两端相互连接并使所述透波口形成封闭口字型结构。
进一步设置：所述第一导电段的长度大于所述第二导电段的长度。
进一步设置：每个所述辐射臂上设有多个弯延部，所述弯延部上的第一导电段的长度随弯延部位置逐渐远离低频辐射单元的中心而逐渐增大。
进一步设置：同一所述辐射臂上相邻两个阻抗匹配段之间设有至少两对沿辐射臂延伸方向排布的所述弯延部。
进一步设置：所述弯延部呈弧形或折线形并对应使所述透波口呈圆形状或菱形状。
进一步设置：所述辐射臂为PCB板上的金属带，一对所述弯延部分设于PCB板的上下两侧且相互耦合连接。
进一步设置：所述阻抗匹配段为镂空结构。
本发明还提供了一种天线，包括不同频段的第一辐射单元阵列、第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列，所述第一辐射单元阵列包括上述的低频辐射单元，所述第二辐射单元阵列包括第一高频辐射单元，所述第三辐射单元阵列包括第二高频辐射单元，所述第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列分设于第一辐射单元阵列的两侧，且所述第一高频辐射单元和所述第二高频辐射单元设置于靠近所述低频辐射单元的辐射臂端部位置处。
进一步设置：所述第一高频辐射单元的频率高于第二高频辐射单元的频率，所述低频辐射单元靠近第一高频辐射单元一侧的辐射臂的弯延部长度小于靠近第二高频辐射单元一侧的辐射臂上的弯延部的长度。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.本发明涉及的低频辐射单元中，通过在辐射臂上设置滤波段，滤波段由对称设置的弯延部形成，当高频耦合电流流经弯延部时，由于两个弯延部呈对称结构，高频耦合电流的相位相反，寄生辐射相互抵消，从而降低了对高频辐射单元的干扰，另外，弯延部之间形成的透波口也减少了对高频辐射单元信号的遮挡，从而减少对高频辐射单元的干扰，改善高频辐射方向图。
2.本发明涉及的天线中，通过采用上述的低频辐射单元，低频辐射单元减小了对第一高频辐射单元和第二高频辐射单元的干扰，改善了高频辐射方向图，且低频辐射单元上不同辐射臂上的弯延部长度与不同高频辐射单元的频率相匹配，发挥更好的去耦合效果，进一步提升天线的辐射性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的一种实施例中低频辐射单元的结构示意图；
图2为本发明的一种实施例中辐射臂的结构示意图；
图3为本发明的另一种实施例中辐射臂的结构示意图；
图4为本发明的另一种实施例中辐射臂的结构示意图；
图5为本发明的另一种实施例中辐射臂的结构示意图；
图6为本发明的一种实施例中天线的结构示意图；
图7为本发明的另一种实施例中低频辐射单元的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供了一种低频辐射单元1，包括两对垂直极化的辐射臂11和用于对辐射臂11进行支撑和馈电的馈电巴伦(图中未示出)。所述辐射臂11包括用于阻抗匹配的阻抗匹配段111和用于减少对高频辐射单元干扰的滤波段112，所述阻抗匹配段111和所述滤波段112各设置有多段，且阻抗匹配段111和滤波段112在辐射臂延伸方向上交替分布。在本实施例中，所述辐射臂11为PCB板(图中未示出)上的金属带。
具体地，所述滤波段112包括至少一对关于辐射臂11延伸方向对称分布的弯延部1121，每对所述弯延部1121之间形成透波口1122，且所述弯延部1121的两端分别与两个阻抗匹配段111电连接，所述滤波段112用于使流经两个弯延部1121的局部高频耦合电流的相位相反从而使高频耦合电流的寄生辐射相抵消。
采用对称设置的成对的弯延部1121组成滤波段112，高频耦合电流在流经两个弯延部1121时，其电流方向相反，使高频耦合电流在两个弯延部1121上的相位相反，高频耦合电流产生的寄生辐射相抵消，降低了对高频辐射信号的干扰。另外，弯延部1121之间形成了透波口1122，降低了对高频辐射信号的干扰，从而改善了高频辐射方向图，提升了天线的辐射性能。
在本实施例中，所述弯延部1121包括两段垂直于辐射臂11延伸方向的第一导电段11211和连接于两段第一导电段11211之间的第二导电段11212，在本实施例中，所述第二导电段11212平行于辐射臂11延伸方向，两段第一导电段11211和第二导电段11212共同形成U型状结构。在本实施例中，两个所述弯延部1121的两端相互连接并使透波口1122形成封闭口字型结构。在其他实施例中，第二导电段11212也可不平行于辐射臂11延伸方向，两个第一导电段11211也可不平行，即弯延部1121并非呈U型对称结构，而呈类U型的非对称结构。
具体地，由于滤波段112的两个弯延部1121相互对称，弯延部1121上的两个第一导电段11211与另一弯延部1121的两个第一导电段11211也一一对称，当高频耦合电流在分别流经两个弯延部1121的第一导电段11211时，其电流方向相反，电流相位相反，从而起到了降低对高频辐射信号干扰的作用。
在本实施例中，由于高频耦合电流流经两个弯延部1121上的第二导电段11212时的电流方向一致，因而优选地，所述第一导电段11211的长度大于所述第二导电段11212的长度。为了进一步减少低频辐射单元1对于高频辐射单元的干扰，可适当地减小第二导电段11212的长度，延长第一导电段11211的长度，所述第一导电段11211的长度可根据实际需求进行设计调整。
在本实施例中，每个所述辐射臂11上设有多个弯延部1121，各个弯延部1121的结构相同且长度一致。结合图2所示，在其中一种实施例中，所述辐射臂11上各个弯延部1121的长度不同，即透波口1122的尺寸不同，所述弯延部1121上的第一导电段11211的长度随弯延部1121位置逐渐远离低频辐射单元1的中心而逐渐增大。由于高频辐射单元通常设置于靠近低频辐射单元1的辐射臂11的端部位置处，因此通过改变各个弯延部1121的第一导电段11211的长度，更好地降低对于高频辐射信号的干扰，减弱对于高频辐射特性的影响。
在本实施例中，所述阻抗匹配段111与所述滤波段112连接处呈缩颈结构。缩颈结构可增长弯延部1121的弯折长度，延长了电流流经的长度。在另一种实施例中，结合图3所示，所述阻抗匹配段111和滤波段112连接处也可不设置缩颈结构，弯延部1121可由阻抗匹配段111向侧边弯折延伸形成。
在本实施例中，每个所述滤波段112包括一对对称设置的弯延部1121。在其他实施例中，所述滤波段112还可包括至少两对对称设置且沿辐射臂11延伸方向排布的弯延部1121。结合图4所示，在其中一种实施例中，所述滤波段112包括两对对称设置的弯延部1121，即同一所述辐射臂上相邻两个阻抗匹配段111之间设有至少两对沿辐射臂11延伸方向排布的所述弯延部，每个滤波段112的两对弯延部1121之间呈缩颈结构。采用多对弯延部1121相连的结构，即可满足降低对高频辐射单元的干扰的需求，使弯延部1121的长度满足要求，又可以避免第一导电段11211的向外伸出的长度过长，减小PCB面积，降低生产成本。
进一步地，在其他实施例中，所述弯延部1121还可呈弧形或折线形并对应使所述滤波口呈圆形状或菱形状。通过改变弯延部1121的形状，可改变透波口1122的结构，降低对高频辐射信号的干扰。
进一步地，结合图5所示，所述阻抗匹配段111可为镂空结构。通过将阻抗匹配段111设置成镂空结构，大大地减小了对高频辐射单元的遮挡，改善高频辐射方向图。
在本实施例中，所述辐射臂11上的滤波段112和阻抗匹配段111为直接连接结构，在其他实施例中，所述滤波段112和所述阻抗匹配段111也可为交指耦合结构或上下耦合结构从而实现电连接。
在本实施例中，所述滤波段112的两个弯延部1121为直接电连接，在其他实施例中，两个弯延部1121可分设于PCB板的上下两侧且相互耦合连接，还可由交指耦合结构构成非封闭结构。
在本实施例中，所述辐射臂11为十字偶极子结构，在其他实施例中，所述辐射臂11还可为矩形偶极子结构、折合偶极子结构或正负45度交叉偶极子结构。
本发明还提供了一种天线，结合图6所示，包括不同频段的第一辐射单元阵列、第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列，所述第一辐射单元阵列包括上述的低频辐射单元1，所述第二辐射单元阵列包括第一高频辐射单元2，所述第三辐射单元阵列包括第二高频辐射单元3，所述第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列分设于第一辐射单元阵列的两侧，且所述第一高频辐射单元2和所述第二高频辐射单元3设置于靠近所述低频辐射单元1的辐射臂11端部位置处。
结合图7所示，进一步地，所述第一高频辐射单元2的频率高于第二高频辐射单元3的频率，所述低频辐射单元1靠近第一高频辐射单元2一侧的辐射臂11的弯延部1121长度小于靠近第二高频辐射单元3一侧的辐射臂11上的弯延部1121的长度。
通过对低频辐射单元1的辐射臂11上的滤波段112尺寸进行调整，更好地满足对不同频段的高频辐射单元降低干扰的需求，提升天线的辐射性能。
综上所述，本发明的方案具有以下优点：
1.本发明涉及的低频辐射单元1中，通过在辐射臂11上设置滤波段112，滤波段112由对称设置的弯延部1121形成，当高频耦合电流流经弯延部1121时，由于两个弯延部1121呈对称结构，高频耦合电流的相位相反，寄生辐射相互抵消，从而降低了对高频辐射单元的干扰，改善高频辐射方向图。
2.本发明涉及的天线中，通过采用上述的低频辐射单元1，低频辐射单元1减小了对第一高频辐射单元2和第二高频辐射单元3的干扰，改善了高频辐射方向图，且低频辐射单元1上不同辐射臂11上的弯延部1121长度与不同高频辐射单元的频率相匹配，发挥更好的去耦合效果，进一步提升天线的辐射性能。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低频辐射单元，其特征是：包括两对垂直极化的辐射臂，所述辐射臂包括用于阻抗匹配的阻抗匹配段和用于减小对高频辐射单元干扰的滤波段，所述滤波段包括至少一对关于辐射臂延伸方向对称的弯延部，每对所述弯延部之间形成透波口，所述阻抗匹配段与所述滤波段在辐射臂延伸方向上交替分布且所述弯延部两端分别与两个阻抗匹配段电连接，所述滤波段用于使流经两个弯延部的局部高频耦合电流的相位相反从而使高频耦合电流的寄生辐射相抵消。
2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征是：所述弯延部包括两段垂直于辐射臂延伸方向的第一导电段和连接于两段所述第一导电段之间的第二导电段，两个所述弯延部的两端相互连接并使所述透波口形成封闭口字型结构。
3.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征是：所述第一导电段的长度大于所述第二导电段的长度。
4.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征是：每个所述辐射臂上设有多个弯延部，所述弯延部上的第一导电段的长度随弯延部位置逐渐远离低频辐射单元的中心而逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征是：同一所述辐射臂上相邻两个阻抗匹配段之间设有至少两对沿辐射臂延伸方向排布的所述弯延部。
6.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征是：所述弯延部呈弧形或折线形并对应使所述透波口呈圆形状或菱形状。
7.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征是：所述辐射臂为PCB板上的金属带，一对所述弯延部分设于PCB板的上下两侧且其端部相互耦合连接。
8.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征是：所述阻抗匹配段为镂空结构。
9.一种天线，包括不同频段的第一辐射单元阵列、第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列，其特征是：所述第一辐射单元阵列包括如权利要求1至8任意一项所述的低频辐射单元，所述第二辐射单元阵列包括第一高频辐射单元，所述第三辐射单元阵列包括第二高频辐射单元，所述第二辐射单元阵列和第三辐射单元阵列分设于第一辐射单元阵列的两侧，且所述第一高频辐射单元和所述第二高频辐射单元设置于靠近所述低频辐射单元的辐射臂端部位置处。
10.根据权利要求9所述的天线，其特征是：所述第一高频辐射单元的频率高于第二高频辐射单元的频率，所述低频辐射单元靠近第一高频辐射单元一侧的辐射臂的弯延部长度小于靠近第二高频辐射单元一侧的辐射臂上的弯延部的长度。
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