CN112186333B - 基站天线、辐射单元及辐射臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站天线、辐射单元及辐射臂，该辐射臂包括第一基板、辐射层、第一滤波支节及第二滤波支节；第一基板包括第一面以及与第一面相对设置的第二面，辐射层设置于第一面；第一滤波支节设置于第一面，第一滤波支节与辐射层电连接；第二滤波支节设置于第二面，且第二滤波支节与第一滤波支节电连接。该辐射臂具有更好的抗干扰能力。该辐射单元采用了该辐射臂能够减小其他频段的辐射单元的耦合影响，抑制其他频段的谐波，有利于提升辐射性能。该基站天线采用了该辐射单元具有更优的辐射性能，有利于改善基站天线方向图。

Description

基站天线、辐射单元及辐射臂

技术领域

本发明涉及基站技术领域，特别是涉及一种基站天线、辐射单元及辐射臂。

背景技术

随着无线技术发展、新通信频谱、通信制式的引入，支持更多频段、更多制式的多系统共用基站天线逐渐成为运营商需求的主流产品。

随着第五代通信系统的全面到来，2G、3G、4G和5G这几个通信制式将长期共存，存在多种不同的通信标准，这就需要有更多的基站为通信系统提供服务。同时，随着人们对基站天线安装和美化环境的日益关注以及人们对辐射的担忧和原有基站位置的冲突，使得基站天线的选址越来越难，多频基站天线逐渐成为主流。

发明内容

基于此，有必要提供一种基站天线、辐射单元及辐射臂；该辐射臂具有更好的抗干扰能力。该辐射单元采用了该辐射臂能够减小对其他频段的辐射单元的耦合影响，抑制其他频段的谐波，有利于提升辐射性能。该基站天线采用了该辐射单元具有更优的辐射性能，有利于改善基站天线方向图。

其技术方案如下：

一方面，本发明提供一种辐射臂，包括第一基板、辐射层、第一滤波支节及第二滤波支节；第一基板包括第一面以及与第一面相对设置的第二面，辐射层设置于第一面；第一滤波支节设置于第一面，第一滤波支节与辐射层电连接；第二滤波支节设置于第二面，且第二滤波支节与第一滤波支节电连接。

上述辐射臂利用基板来集成辐射层，易于实现阻抗匹配，且易于进行辐射层的修改，以使得辐射臂符合基站天线要求。同时通过设置第一滤波支节与第二滤波支节可以更好地抵抗外界谐波干扰，优化辐射臂的电气性能及辐射性能。且通过将第一滤波支节设置于第一面，而将第二滤波支节设置于第二面，有利于在有限空间内集成滤波支节，便于调节滤波效率，进一步提升辐射臂的抗干扰能力。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，辐射层设有避让槽，第一滤波支节设置于避让槽内。

在其中一个实施例中，第一滤波支节为绕圈式结构，且第一滤波支节包括起始端以及末端，起始端与辐射层电连接；第二滤波支节为片状结构。

在其中一个实施例中，第二滤波支节与起始端电连接，第一滤波支节的长度为1/4λ，λ为干扰频率在介质第一基板中波长；或，第二滤波支节与末端电连接，第一滤波支节的长度为1/2λ，λ为干扰频率在介质第一基板中波长。

另一方面，本发明提供一种辐射单元，包括上述任一实施例中的辐射臂，辐射臂为四个，且相互正交设置构成两对偶极子。

上述辐射单元设计初期是否符合基站天线辐射性能要求，前期需要进行反复的调试修改；由于辐射单元采用了上述辐射臂，利用基板来集成辐射层，易于进行辐射层的修改，即可在基板上去除部分辐射层或焊接金属层来增大辐射层来改变性能，以使得辐射单元符合基站天线要求后，再进行大规模生产。同时通过设置第一滤波支节与第二滤波支节能够减小对其他频段的辐射单元的耦合影响，抑制其他频段的谐波，有利于提升辐射性能。且通过将第一滤波支节设置于第一面，而将第二滤波支节设置于第二面，有利于在有限空间内集成滤波支节，便于根据实际情况调整滤波支节的滤波性能，有利于进一步提升辐射单元的抗干扰能力。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，辐射单元还包括巴伦，两对偶极子分别通过巴伦馈电。

在其中一个实施例中，巴伦包括正交交叉设置的两个第二基板，第二基板与第一基板固定连接，第二基板包括第三面，第三面设有第三滤波支节，第三滤波支节与一对偶极子耦合馈电。

在其中一个实施例中，辐射单元还包括接地板，接地板设有与第三滤波支节电连接的传输线，传输线设有连接点。

在其中一个实施例中，第二基板还包括与第三面相对设置的第四面，第四面设有接地线，接地板设有接地层，偶极子通过接地线与接地层连接。

另一方面，本发明提供一种基站天线，包括上述任一实施例中的辐射单元。

该基站天线采用了该辐射单元具有更优的辐射性能，有利于改善基站天线方向图。且在基站天线研制过程中，利用上述辐射单元有利于降低研发成本，提高研发效率。

附图说明

图1为一实施例中所示的辐射单元的结构示意图；

图2为图1所示的辐射单元的仰视示意图；

图3为另一实施例中的所示的辐射单元的结构示意图；

图4为图3所示的巴伦与接地板的配合示意图；

图5为图4所示的巴伦的爆炸示意图；

图6为另一实施例中的所示的辐射单元的结构示意图；

图7为另一实施例中的所示的辐射单元的结构示意图。

附图标记说明：

10、偶极子；100、辐射臂；110、第一基板；112、第一面；114、第二面；116、避让槽；120、辐射层；130、第一滤波支节；132、起始端；134、末端；140、第二滤波支节；20、巴伦；210、第二基板；212、第三面；214、第四面；216、卡槽；220、第三滤波支节；230、接地线；30、接地板；310、传输线；312、连接点。

附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

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。

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。

辐射单元作为天线的最小辐射元件，为基站天线的重要组成。在进行新基站天线研制过程中，需要设计新的辐射单元，但设计出来的辐射单元是否符合要求，需要进行实际验证才能通过。如不通过或不满足要求，此时需要调整辐射臂的结构或尺寸，但传统的方式，辐射单元采用一体化成型的方式进行制造，此时进行辐射臂的修改，需要重新调整模具尺寸，甚至只能重新开模，此时会导致研发周期过长而赶不上进度，也提高了研发成本，造成模具的浪费。

如图1及图3所示，一实施例中，提供一种辐射单元，包括四个辐射臂100，且四个辐射臂100相互正交设置构成两对偶极子10。

如图1及图2所示，该辐射臂100包括第一基板110、辐射层120、第一滤波支节130及第二滤波支节140；第一基板110包括第一面112以及与第一面112相对设置的第二面114，辐射层120设置于第一面112；第一滤波支节130设置于第一面112，第一滤波支节130与辐射层120电连接；第二滤波支节140设置于第二面114，且第二滤波支节140与第一滤波支节130电连接。如此，该辐射臂100利用基板来集成辐射层120，易于实现阻抗匹配，且易于进行辐射层120的修改，以使得辐射臂100符合基站天线要求。同时通过设置第一滤波支节130与第二滤波支节140可以更好地抵抗外界谐波干扰，优化辐射臂100的电气性能及辐射性能。且通过将第一滤波支节130设置于第一面112，而将第二滤波支节140设置于第二面114，有利于在有限空间内集成滤波支节，便于调节滤波效率，进一步提升辐射臂100的抗干扰能力。

上述辐射单元设计初期是否符合基站天线辐射性能要求，前期需要进行反复的调试修改；由于辐射单元采用了上述辐射臂100，利用基板来集成辐射层120，易于进行辐射层120的修改，即可在基板上去除部分辐射层120或焊接金属层来增大辐射层120来改变性能，以使得辐射单元符合基站天线要求后，再进行大规模生产，有利于提高研发效率及降低研发成本。同时通过设置第一滤波支节130与第二滤波支节140能够减小对其他频段的辐射单元的耦合影响，抑制其他频段的谐波，有利于提升辐射性能。且通过将第一滤波支节130设置于第一面112，而将第二滤波支节140设置于第二面114，有利于在有限空间内集成滤波支节，便于根据实际情况调整滤波支节的滤波性能，有利于进一步提升辐射单元的抗干扰能力。

需要说明的是，“第一基板110”的介电常数可以根据需要进行选择，其材质亦可在现有技术中选择。

此外，四个辐射臂100可以单独制造然后再组装在一起；也可以在一个基板上，利用印刷线路板技术一次性制造获得辐射单元。具体可根据辐射单元的性能要求进行选择。

需要说明的是，“第一滤波支节”与“第二滤波支节”之间可以通过金属过孔等现有技术实现电连接。

在上述实施例的基础上，如图1、图3或图6所示，一实施例中，辐射层120设有避让槽116，第一滤波支节130设置于避让槽116内。如此，在第一面112上可以更加紧凑的布置辐射层120及第一滤波支节130，同时在可以通过显影的技术一次性获得辐射层120及第一滤波支节130。

在上述任一实施例的基础上，如图1、图3、图6或图7所示，一实施例中，第一滤波支节130为绕圈式结构，且第一滤波支节130包括起始端132以及末端134，起始端132与辐射层120电连接。如此，通过第一滤波支节130绕圈的方式布置于第一面112上，可以在更小面积内获得足够长的长度，以满足抑波需要，能缩小辐射单元的面积，进而有利于缩小基站天线的体积。同时，如图2所示，第二滤波支节140为片状结构。如此，该第二滤波支节140设置于第二面114并呈片状结构，可以作为辐射层120的屏蔽层使用，又可以起到滤波效果，有利于进一步提升辐射单元的抗干扰能力，活动更优的工作性能。

需要说明的是，“绕圈式结构”包括方圈形状(如图1、图7所示)、呈圆圈状(如图6所示)、椭圆圈状或其他多边形圈状等等。

此外，“片状结构”在第二面114上呈多边形、圆形或椭圆形等等。

在上述任一实施例的基础上，一实施例中，第二滤波支节140与起始端132电连接，第一滤波支节130的长度为1/4λ，λ为干扰频率在介质第一基板110中波长。如此，大大减小其它频段辐射单元对本辐射单元的耦合影响，应用了本辐射单元的天线方向图可有效被改善，使得该辐射单元抗干扰能力强，应用于多频基站天线中，有利于提升多频基站天线的辐射性能。

或，另一实施例中，第二滤波支节140与末端134电连接，第一滤波支节130的长度为1/2λ，λ为干扰频率在介质第一基板110中波长。如此，大大减小其它频段辐射单元对本辐射单元的耦合影响，应用了本辐射单元的天线方向图可有效被改善，使得该辐射单元抗干扰能力强，应用于多频基站天线中，有利于提升多频基站天线的辐射性能。

在上述任一实施例的基础上，如图3所示，一实施例中，辐射单元还包括巴伦20，两对偶极子10分别通过巴伦20馈电。如此，该辐射单元可以通过巴伦20进行馈电及支撑，有利于在不同频段的天线中进行嵌套应用。

进一步地，如图3至图5所示，一实施例中，巴伦20包括正交交叉设置的两个第二基板210，第二基板210与第一基板110固定连接，第二基板210包括第三面212，第三面212设有第三滤波支节220，第三滤波支节220与一对偶极子10耦合馈电。如此，利用第二基板210来集成第三滤波支节220，并利用第三滤波支节220与对应的一堆偶极子10耦合馈电，能够减少焊接点，进而可以减少因为焊接层的体积不可控带来误差，有利于保证辐射单元辐射性能的一致性，减少互调。同时通过设置第三滤波支节可以减弱多频段多系统天线由于高低频辐射单元间距较近带来的互耦问题，降低多频段多系统天线的设计难度

可选地，第三滤波支节220可为微带线。如此，可以进一步提升辐射单元的抗干扰比较强。

可选地，第三滤波支节220呈倒“L”形。

当然了，可以利用印刷线路板技术在第二基板210上获得第三滤波支节220，然后在将两个第二基板210正交交叉组装成巴伦20。

具体地，第二基板210上设有卡槽216。进而两个第二基板210之间可以通过卡槽216卡扣组装在一起。

需要说明的是，“第二基板210”的介电常数可以根据需要进行选择，其材质亦可在现有技术中选择。

在上述第二基板210任一实施例的基础上，如图4及图5所示，一实施例中，第二基板210还包括与第三面212相对设置的第四面214，第四面214设有接地线230，接地板设有接地层，偶极子通过接地线与接地层连接。如此，通过在巴伦20上设置接地线230，实现辐射单元接地。

可以理解，辐射臂100及巴伦20均可利用印刷线路板技术制造获得，如此更容易实现阻抗匹配，有利于降低新天线设计难度，降低新天线的研发成本。

可选地，该接地线230为微带线。如此，使得辐射单元的阻抗更容易调整，有利于降低基站天线的互调难度。

在上述第三滤波支节220任一实施例的基础上，如图3及图4所示，一实施例中，辐射单元还包括接地板30，接地板30设有与第三滤波支节220电连接的传输线310，传输线310设有连接点312。如此，利用接地板30可以更好地形成屏蔽效果，进一步提升辐射单元的抗干扰能力。同时利用传输线310的连接点312去集成其他元件，有利于提高天线的组装效率。如通过连接点312与同轴电缆电连接固定，便于将同轴电缆集成到本辐射单元上来，便于为本辐射单元进行馈电。

同时，可以理解地，每个辐射单元是通过接地线230及第三滤波支节220进行耦合馈电及接地，并结合第一滤波支节130及第二滤波支节140，有利于大幅度提升基站天线系统的互调稳定性，在与其他辐射单元组合或相互嵌入到反射板形成基站天线时，不再需要在移相器主路网络中单独增加滤波支节来解决互耦问题，解决了现有的辐射单元无法单独增加滤波支节的问题。而且，使得整个馈电网络更加紧凑，有利于减少馈电电缆的数量，有利于降低基站天线的整体重量；而本辐射单元的抗干扰能力强，使得本辐射单元在反射板上间距可以更小，进而使得基站天线更加紧凑，有利于缩小基站天线体积。

进一步地，目前天线安装空间越来越小，上述辐射单元的技术方案有利于减轻天线的重量及体积，对于完成或加快4G或/和5G天线的建设具有重大意义。重量的减轻，必然带来天线安装的便利，减轻对天线安装区域的负担，特别是减轻铁塔的负担。而体积的减小，使得该4G或/和5G天线能够在有限的空间内进行安装，实现该区域的4G或/和5G天线的覆盖，且无需调整或拆除其他频段的天线，大大节省调试时间

一实施例中，提供一种基站天线，包括上述任一实施例中的辐射单元。

该基站天线采用了该辐射单元具有更优的辐射性能，有利于改善基站天线方向图。且在基站天线研制过程中，利用上述辐射单元有利于降低研发成本，提高研发效率。

同时，应用了本辐射单元有利于降低基站天线的整体重量及基站天线的体积，对于完成或加快4G或/和5G天线的建设具有重大意义。因为重量的减轻，必然带来天线安装的便利，减轻对天线安装区域的负担，特别是减轻铁塔的负担。而体积的减小，使得该4G或/和5G天线能够在有限的空间内进行安装，实现该区域的4G或/和5G天线的覆盖，且无需调整或拆除其他频段的天线，大大节省调试时间。

需要说明的是，“某体”、“某部”可以为对应“构件”的一部分，即“某体”、“某部”与该“构件的其他部分”一体成型制造；也可以与“构件的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“某体”、“某部”可以独立制造，再与“构件的其他部分”组合成一个整体。本发明对上述“某体”、“某部”的表达，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本发明的保护的范围的限制，只要包含了上述特征且作用相同应当理解为是本发明等同的技术方案。

需要说明的是，本发明“单元”、“组件”、“机构”、“装置”所包含的构件亦可灵活进行组合，即可根据实际需要进行模块化生产，以方便进行模块化组装。本发明对上述构件的划分，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本发明的保护的范围的限制，只要包含了上述构件且作用相同应当理解是本发明等同的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

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 (10)

1.一种辐射臂，其特征在于，包括：

第一基板，所述第一基板包括第一面以及与所述第一面相对设置的第二面；

辐射层，所述辐射层设置于所述第一面，所述辐射层设有避让槽；

第一滤波支节，所述第一滤波支节设置于所述第一面，所述第一滤波支节与所述辐射层电连接，所述第一滤波支节设置于所述避让槽内；及

第二滤波支节，所述第二滤波支节设置于所述第二面，且所述第二滤波支节与所述第一滤波支节电连接；

其中，所述第一滤波支节为绕圈式结构，且所述第一滤波支节包括起始端以及末端，所述起始端与所述辐射层电连接；所述第二滤波支节为片状结构；所述第二滤波支节与所述起始端电连接，所述第一滤波支节的长度为1/4λ，λ为干扰频率在介质第一基板中波长；或所述第二滤波支节与所述末端电连接，所述第一滤波支节的长度为1/2λ，λ为干扰频率在介质第一基板中波长。

2.根据权利要求1所述的辐射臂，其特征在于，所述绕圈式结构包括方圈形状。

3.根据权利要求1所述的辐射臂，其特征在于，所述绕圈式结构包括圆圈状。

4.根据权利要求1所述的辐射臂，其特征在于，所述绕圈式结构包括椭圆圈状。

5.一种辐射单元，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的辐射臂，所述辐射臂为四个，且相互正交设置构成两对偶极子。

6.根据权利要求5所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射单元还包括巴伦，两对所述偶极子分别通过所述巴伦馈电。

7.根据权利要求6所述的辐射单元，其特征在于，所述巴伦包括正交交叉设置的两个第二基板，所述第二基板与所述第一基板固定连接，所述第二基板包括第三面，所述第三面设有第三滤波支节，所述第三滤波支节与一对所述偶极子耦合馈电。

8.根据权利要求7所述的辐射单元，其特征在于，所述辐射单元还包括接地板，所述接地板设有与所述第三滤波支节电连接的传输线，所述传输线设有连接点。

9.根据权利要求8所述的辐射单元，其特征在于，所述第二基板还包括与所述第三面相对设置的第四面，所述第四面设有接地线，所述接地板设有接地层，所述偶极子通过所述接地线与所述接地层连接。

10.一种基站天线，其特征在于，包括如权利要求5至9任一项所述的辐射单元。

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