CN112134016A - 一种新型巴伦结构及其辐射单元、天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信天线领域，提供一种新型巴伦结构及其辐射单元、天线，所述新型巴伦结构包括第一支撑片，其上设有第一巴伦和位于第一巴伦上方的第一引向器；第二支撑片，其上设有第二巴伦和位于所述第二巴伦上方的第二引向器；第一支撑片和所述第二支撑片交叉设置，且所述第一支撑片和所述第二支撑片设有所述第一引向器和所述第二引向器的一端分别用于连接至辐射面，另一端分别用于连接至地面。本发明通过在巴伦结构的支撑片上集成引向器，在不改变支撑片的结构和尺寸的前提下，增大了使用所述新型巴伦结构的辐射单元和天线的带宽，同时，无需额外增设其他部件，产品一致性较好，并能大大缩减成本，且有利于辐射单元及天线的小型化。

Description

一种新型巴伦结构及其辐射单元、天线

技术领域

本发明涉及移动通信天线领域，更具体地，涉及一种新型巴伦结构及其辐射单元、天线。

背景技术

随着5G移动通信系统的大规模地商用、电信800MHz LTE组网、以及移动2.6GHzTDD4G网络不断扩容完善，原有900MHz和1800MHz 2G、3G网络陆续退网，使得基站天面资源重新规划。为提高天线资源利用率，4G、5G天线不会单独发展，势必会逐渐融合到一起发展。在这其中，面临的一个挑战就将是多频段、多制式辐射单元共同存于同一副天线中，辐射单元之间互相干扰严重。

针对辐射单元之间的相互干扰的问题，现有技术中通过减小辐射单元的口径以及对相应频段滤波可以有效减少互扰。但是，小口径的辐射单元无法有效展宽频带宽度。

而巴伦作为辐射单元馈电平衡转换的重要器件，对巴伦进行改进以解决小口径的辐射单元无法有效展宽频带宽度的问题，具有重要的研究意义和广泛的应用前景。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术小口径的辐射单元无法有效展宽频带宽度的问题，提供一种新型巴伦结构，用于达到在不增加尺寸的情况下，扩大了使用了该新型巴伦的辐射单元和天线的带宽的目的。

本发明采取的技术方案是，提供一种新型巴伦结构，包括第一支撑片，其上设有第一巴伦和位于所述第一巴伦上方的第一引向器；第二支撑片，其上设有第二巴伦和位于所述第二巴伦上方的第二引向器；其中，所述第一支撑片和所述第二支撑片交叉设置，且所述第一支撑片和所述第二支撑片设有所述第一引向器和所述第二引向器的一端分别用于连接至辐射面，另一端分别用于连接至地面。

本方案通过在第一巴伦和第二巴伦上分别设置第一引向器和第二引向器，将能量引导至辐射面，有效地增大了使用所述新型巴伦结构的辐射单元和天线的带宽。更重要的是，所述第一引向器与所述第一巴伦设置于同一个支撑片上，所述第二引向器与所述第二巴伦设置于同一个支撑片上，且对现有支撑片的原本结构和尺寸不作任何改变和影响，而是仅仅在现有支撑片的结构和尺寸的基础上，增设了引向器这一部件，简简单单即可增大了使用所述新型巴伦结构的辐射单元和天线的带宽。再者，本方案适用性广，由于不必对辐射单元或天线中的其它部件另行设计新的技术方案以匹配所述新型巴伦结构，采用现有的部件即可与所述新型巴伦共同形成辐射单元或天线，这也大大缩减了成本。

优选地，所述第一引向器和所述第二引向器均包括至少一段微带线。本方案中，所述新型巴伦结构通过所述微带线即可将能量引导至辐射面，简单方便，而且，采用微带线结构可方便的充分利用支撑片的空间进行灵活布设，从而有利于辐射单元的小型化。

优选地，所述第一支撑片和/或所述第二支撑片最上方的一段微带线延伸至其所在的支撑片顶端。如此，更加有利于与辐射单元之间的连接。本方案中，当所述第一支撑片和/或第二支撑片连接于辐射面后，微带线如此设置，所述能量能够更好地经由最上方的一段微带线直接引导至辐射面，结构简单紧凑，方便加工。

优选地，所述第一引向器和/或所述第二引向器的微带线的线宽为2mm-3mm。本方案采用的线宽范围能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面。

优选地，所述第一引向器和/或所述第二引向器均设有至少两段微带线，且同一引向器上，相邻的微带线之间的距离为十六分之一至八分之一中心波长。本方案中，根据电磁波理论，当一个金属体与激励较近的时候，电磁波能量会耦合至金属体，随着金属体排布方向进行传导，这个就是引向器的原理。本方案通过该距离能够获得较强的耦合效应，从而能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面。如果相邻的微带线之间的距离太近，则微带线会增加很多，形成的能量容易获得高次模，而本申请是为了获得能量场的主模；如果相邻的微带线之间的距离太远则耦合效应降低，获得的能量较弱。

优选地，所述第一巴伦和/或所述第二巴伦与其最接近的一段微带线之间的距离为八分之一中心波长。本方案通过该距离能够获得较强的耦合效应，从而能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面。所述中心波长为辐射单元工作频段的中心波长。

优选地，所述第一支撑片和所述第二支撑片上的微带线分别依次朝远离所述第一巴伦和第二巴伦的位置设置，且所述第一支撑片和/或所述第二支撑片上的微带线长度相同。本方案中，所述微带线如此排布能够获得较强的耦合效应，从而能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面。

优选地，所述第一支撑片和/或所述第二支撑片上相邻的微带线之间，与第一巴伦或第二巴伦距离较远的微带线的长度为与第一巴伦或第二巴伦距离较近的微带线的长度的0.8倍。本方案通过该长度比例能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面。所述微带线的长度可以根据实际要求进行设置，以使得使用了所述新型巴伦的辐射单元和天线的带宽符合需求。

一种辐射单元，包括新型巴伦结构；辐射片，设于所述新型巴伦结构上；其中，所述第一引向器和所述第二引向器与所述辐射片相连并分别将能量由所述第一巴伦和所述第二巴伦引导至辐射片。本方案中，所述辐射单元使用了所述新型巴伦结构，有效地扩大了所述辐射单元的带宽，使之更符合实际应用的需求。

优选地，所述辐射片设有四个辐射臂，四个所述辐射臂构成两对交叉极化的对称振子；所述辐射臂设有若干辐射支节，相邻的所述辐射支节之间通过双U型线连接。本方案中，所述线路如此设置可以获得更好的低频阵子滤波效果。

一种天线，包括辐射单元。本方案中，所述天线使用了所述新型巴伦结构，有效地扩大了所述天线的带宽，使之更符合实际应用的需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过在巴伦结构的支撑片上集成引向器，在不改变支撑片的结构和尺寸的前提下，增大了使用所述新型巴伦结构的辐射单元和天线的带宽，同时，无需额外增设其他部件，产品一致性较好，并能大大缩减成本，且有利于辐射单元及天线的小型化。另外，本发明还对引向器进行优化，从而使得所述引向器能够更好地将能量引导至辐射面。

附图说明

图1为第一支撑片1的结构图。

图2为第二支撑片2的结构图。

图3为第一支撑片1和第二支撑片2的装配示意图。

图4为辐射单元的结构图。

图5为辐射片3的结构图。

图6为辐射单元驻波图。

图7为天线的结构图。

图8为传统巴伦结构图。

附图标记：1、第一支撑片；11、第一巴伦；111、第一馈电点；12、第一引向器；121、第一微带线；122、第二微带线；13、第一凸起；14、第一凹槽；2、第二支撑片；21、第二巴伦；211、第二馈电点；22、第二引向器；221、第三微带线；222、第四微带线；23、第二凸起；24、第二凹槽；3、辐射片；31、辐射臂；311、第一电路；312、第二电路；313、第三电路；314、第一U型线；315、第二U型线；316、通孔；4、功分器。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例提供一种新型巴伦结构，为了方便理解本申请实施例所提供的一种新型巴伦结构，下面首先说明一下其应用场景。所述新型巴伦结构应用于辐射单元、天线。所述第一支撑片1和所述第二支撑片2为所述新型巴伦结构的基体，为辐射单元、天线的重要组成部分。所述第一支撑片1和所述第二支撑片2交叉设置，一端连接至辐射面，另一端连接至地面。所述第一支撑片1和所述第二支撑片2可以为PCB支撑片，也可为由介质基材形成介质支撑片。所述辐射面可以由PCB辐射单元、贴片辐射单元、金属压铸辐射单元或塑料金属化辐射单元等辐射单元提供。所述地面指的是接地面。

其中，如图1所示，所述第一支撑片1具有两个面，分别为正面和背面。所述第一支撑片1的正面上设置有第一巴伦11，为了使得增大使用所述新型巴伦的辐射单元和天线的带宽，所述第一支撑片1的正面上设置有第一引向器12，以将电磁波能量更好地从第一巴伦11引导至辐射面。具体地，所述第一引向器12设置于所述第一巴伦11上方，所述第一巴伦11和所述第一引向器12均可由金属构成。所述第一支撑片1的背面设有金属层，所述金属层用于接地。为了能够使得所述第一支撑片1与辐射面连接，所述第一支撑片1的顶端设置有第一凸起13。所述第一凸起13设置有两个，但不限于只有两个。为了能够使得所述第一支撑片1与所述第二支撑片2交叉设置，所述第一支撑片1设置有第一凹槽14，所述第一凹槽14由所述第一支撑片1的顶端外部朝内部延伸至所述第一巴伦11上方。所述第一巴伦11上具有第一馈电点111。所述第一巴伦11为开路状态。

其中，如图2所示，所述第二支撑片2与所述第一支撑片1的设置大致上相同。具体地，所述第二支撑片2正面上设置有第二巴伦21和位于所述第二巴伦21上方的第二引向器22。所述第二支撑片2还设置有第二凸起23和第二凹槽24。具体地，所述第二凸起23也设置于所述第二支撑片2的顶端，所述第二凸起23设置有两个，但不限于只有两个；与所述第一支撑片1不同的是，所述第二凹槽24由所述第二支撑片2的底端外部朝内部延伸至所述第二巴伦21的下方。所述第二支撑片2的背面上设有金属层。所述第二巴伦21上具有第二馈电点211。所述第二巴伦21为开路状态。

如图3所示，所述第一支撑片1和第二支撑2分别通过所述第一凹槽14和所述第二凹槽24卡接到一起，实现交叉设置的目的。装配时，以所述第一支撑片1为基础，所述第二支撑片2旋转90°卡入到所述第一支撑片1中；装配完成后，所述新型巴伦结构呈“X”形，所述第一馈电点111和所述第二馈电点211分别位于所述新型巴伦结构两极。由于所述第一支撑片1和所述第二支撑片2的背面均设有金属层，完成装配后，所述第一馈电点111和所述第二馈电点211不会相互接触，如此可将所述第一馈电点111和所述第二馈电点211的电磁波隔离开，避免互相干扰，如此可提高两极化隔离度。

此外，在部分实施例中，上述第一支撑片1和第二支撑片2可以一体成型，以进一步简化制作。

具体地，为了能够使得所述第一引向器12和所述第二引向器22能够更好地适应辐射单元和天线的实际需求，所述第一引向器12和所述第二引向器22均包括至少一段微带线。

具体地，为了能够使得能量更好地经由微带线延伸至辐射面，并缩减成本，所述第一支撑片1和/或所述第二支撑片2最上方的一段微带线延伸至其所在的支撑片顶端。详细地，所述第一支撑片1最上方的一段微带线延伸至所述第一凸起13上。所述第二支撑片2最上方的一段微带线延伸至所述第二凸起23上。

具体地，为了能够使得所述微带线更好地将能量引导至所述辐射面，对微带线的相关参数进行了设置。为了更加方便对微带线进行阐述，以所述第一支撑片1上的微带线来进行阐述。本申请实施例中，以所述第一引向器12具有两条微带线进行描述，所述两条微带线分别为第一微带线121、第二微带线122；所述第二引向器22也在第二支撑片2上大致相同的位置上对应所述第一微带线121、第二微带线122分别设置有第三微带线221、第四微带线222。详细地，所述第一支撑片1和所述第二支撑片2上的微带线分别依次朝远离所述第一巴伦11和第二巴伦21的位置设置，以第一引向器12为例，即所述第二微带线122与所述第一巴伦11之间的距离大于所述第一微带线121与所述第一巴伦11之间的距离。所述第一支撑片1和/或所述第二支撑片2上的微带线长度可以是相同。详细地，所述第一引向器12和/或所述第二引向器22的微带线的线宽为2mm-3mm。详细地，所述第一引向器12和/或所述第二引向器22均设有至少两段微带线，且同一引向器上，相邻的微带线之间的距离a为十六分之一至八分之一中心波长。以第一引向器12为例，即第一微带线121与第二微带线122之间的距离a为十六分之一至八分之一中心波长。详细地，所述第一巴伦11和/或所述第二巴伦21与其最接近的一段微带线之间的距离b为八分之一中心波长。以第一引向器12为例，所述第一巴伦11与所述第一微带线121之间的距离b为八分之一中心波长。本申请实施例通过该距离a和该距离b均能够获得较强的耦合效应。同一支撑片上的微带线长度也可以是不同的，所述第一支撑片1和/或所述第二支撑片2上相邻的微带线之间，与第一巴伦11或第二巴伦21距离较远的微带线的长度为与第一巴伦11或第二巴伦21距离较近的微带线的长度的0.8倍。以第一引向器12为例，所述第二微带线122的长度为所述第一微带线121的长度的0.8倍。另外，由于所述第一凹槽14由所述第一支撑片1的顶端外部朝内部延伸至所述第一巴伦11上方，此情形下，所述第一支撑片1上的微带线由所述第一凹槽14分断开。

实施例2

如图4所示，本实施例提供一种辐射单元，包括实施例1中的新型巴伦结构；辐射片3，设于所述新型巴伦结构上；其中，所述第一引向器12和所述第二引向器22与所述辐射片3相连并分别将能量由所述第一巴伦11和所述第二巴伦21引导至辐射片3。所述辐射片3可以是半波阵子，也可以是折合阵子，所述辐射片3的形式不对所述新型巴伦造成影响。

其中，如图5所示，所述辐射片3可为对称式结构。所述辐射片3设有四个辐射臂31，四个所述辐射臂构成两对交叉极化的对称振子。所述辐射臂31设有若干辐射支节，相邻的所述辐射支节之间通过双U型线连接。以其中一个辐射臂31作为例子来进行阐述。所述辐射臂31上设有若干辐射支节，所述辐射支节为电路，分别为第一电路311、第二电路312、第三电路313，所述第一电路311、第二电路312、第三电路313依次布置，且所述第一电路311、第二电路312、第三电路313之间通过所述双U型线连接。所述双U型线由两段呈U型的线对称布置形成，两段呈U型的线分别为第一U型线314、第二U型线315，所述第一U型线314、第二U型线315结构相同。

所述辐射片3上设有4个通孔316，用于与巴伦结构馈电连接。

所述新型巴伦分别通过所述第一凸起13、第二凸起23卡接于所述辐射片3的通孔316内后，通过焊接相连。

如图6所示，采用传统巴伦结构后的辐射单元在驻波小于1.6的指标要求下频段覆盖范围为700MHz-810MHz；而采用了所述新型巴伦后的辐射单元在驻波小于1.6的要求下频段覆盖范围为700MHz-950MHz，其覆盖范围比传统巴伦结构大一倍。

实施例3

如图7所示，本实施例提供一种天线，包括如实施例2所述的辐射单元；还包括功分器4。

其中，所述第一支撑片1和所述第二支撑片2分别设有所述第一引向器12和所述第二引向器22的一端分别连接于所述辐射片3，另一端分别连接于所述功分器4，起到不平衡-平衡转换以及阻抗匹配的作用。

其中，具体在本实施例中，所述功分器4为一分二功分器。

如图8所示，现有技术中的传统巴伦结构，其设置与实施例1中新型巴伦结构中部分一致。所述新型巴伦结构与所述传统巴伦结构不同的是，缺少了所述第一引向器12和所述第二引向器22的部分。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种新型巴伦结构，其特征在于，包括

第一支撑片(1)，其上设有第一巴伦(11)和位于所述第一巴伦(11)上方的第一引向器(12)；

第二支撑片(2)，其上设有第二巴伦(21)和位于所述第二巴伦(21)上方的第二引向器(22)；

其中，所述第一支撑片(1)和所述第二支撑片(2)交叉设置，且所述第一支撑片(1)和所述第二支撑片(2)设有所述第一引向器(12)和所述第二引向器(22)的一端分别用于连接至辐射面，另一端分别用于连接至地面。

2.根据权利要求1所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一引向器(12)和所述第二引向器(22)均包括至少一段微带线。

3.根据权利要求2所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一支撑片(1)和/或所述第二支撑片(2)最上方的一段微带线延伸至其所在的支撑片顶端。

4.根据权利要求2所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一引向器(12)和/或所述第二引向器(22)的微带线的线宽为2mm-3mm。

5.根据权利要求2所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一引向器(12)和/或所述第二引向器(22)均设有至少两段微带线，且同一引向器上，相邻的微带线之间的距离为十六分之一至八分之一中心波长。

6.根据权利要求2所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一巴伦(11)和/或所述第二巴伦(21)与其最接近的一段微带线之间的距离为八分之一中心波长。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一支撑片(1)和所述第二支撑片(2)上的微带线分别依次朝远离所述第一巴伦(11)和第二巴伦(21)的位置设置，且所述第一支撑片(1)和/或所述第二支撑片(2)上的微带线长度相同。

8.根据权利要求2至6任一项所述的一种新型巴伦结构，其特征在于，所述第一支撑片(1)和/或所述第二支撑片(2)上相邻的微带线之间，与第一巴伦(11)或第二巴伦(21)距离较远的微带线的长度为与第一巴伦(11)或第二巴伦(21)距离较近的微带线的长度的0.8倍。

9.一种辐射单元，其特征在于，包括

如权利要求1至8任一项所述的新型巴伦结构；

辐射片(3)，设于所述新型巴伦结构上；

其中，所述第一引向器(12)和所述第二引向器(22)与所述辐射片(3)相连并分别将能量由所述第一巴伦(11)和所述第二巴伦(21)引导至辐射片(3)。

10.根据权利要求9所述的一种辐射单元，其特征在于，所述辐射片(3)设有四个辐射臂(31)，四个所述辐射臂构成两对交叉极化的对称振子；所述辐射臂(31)设有若干辐射支节，相邻的所述辐射支节之间通过双U型线连接。

11.一种天线，其特征在于，包括

如权利要求9至10任一项所述的辐射单元。

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