CN112952371A - 低频辐射单元及可分离的多频基站天线 - Google Patents

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CN112952371A CN202110231679.5A CN202110231679A CN112952371A CN 112952371 A CN112952371 A CN 112952371A CN 202110231679 A CN202110231679 A CN 202110231679A CN 112952371 A CN112952371 A CN 112952371A
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吴祖德
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Shenzhen Shengyu Wisdom Network Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种低频辐射单元，包括介质基板、辐射体、馈电结构和侧边地结构；所述辐射体设于所述介质基板上；所述侧边地结构固定在反射板上，并位于所述辐射体的侧面；所述馈电结构一端连接所述辐射体，另一端连接所述侧边地结构。借此，本发明低频辐射单元可简化低频辐射单元的结构，能够实现天线尺寸小型化。本发明还提供一种可分离的多频基站天线，包括有第一反射板，第一反射板上可拆卸式连接有多个所述低频辐射单元和多个高频辐射单元；并且可将低频辐射单元与第一反射板分离，再将低频辐射单元可拆卸式连接于第二反射板上，使得低频辐射单元、高频辐射单元可分别独立地工作。

Description

低频辐射单元及可分离的多频基站天线
技术领域
本发明涉及无线通信的基站天线技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元及可分离的多频基站天线。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，5G基站的数量在快速地增多，站点资源紧张的问题日益显现。为了快速部署，5G站点主要在原有4G站点资源上增加5G天线及设备，因此多频基站天线成为主流。其中，4G和5G融合的A+P基站天线(即有源和无源一体化天线)在空间尺寸、风载、管理上更有优势，有着很好的发展前景，是未来的一个趋势。
A+P基站天线为4G、5G融合一体化天线，包括A(Active，有源)天线单元和P(Passive，无源)天线单元，所述A天线单元为5G的高频天线加设备，一般为2600MHz或3500MHz频段；所述P天线单元为4G的低频天线加设备，一般为690-960MHz频段。现有的A+P基站天线，一般为上下拼凑结构，上面为A天线单元，下面为P天线单元，此种形式往往天线尺寸过长，导致风载过大；另一种实现方式为，将P天线单元安装在A天线单元的反射板，这样虽然可降低天线长度，但是A+P基站天线只能一体工作，无法分离。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种低频辐射单元及可分离的多频基站天线，本发明低频辐射单元可简化低频辐射单元的结构，能够实现天线尺寸小型化；并且，本发明多频基站天线可分别独立地工作。
为了实现上述目的，本发明提供一种低频辐射单元，包括介质基板、辐射体、馈电结构和侧边地结构；所述辐射体设于所述介质基板上；所述侧边地结构固定在反射板上，并位于所述辐射体的侧面；所述馈电结构一端连接所述辐射体，另一端连接所述侧边地结构。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述辐射体包含两组正交分布的偶极子，分别在所述介质基板的±45°方向上分布放置，两组所述偶极子的辐射臂包括相互垂直的垂直线路和水平线路。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述垂直线路和所述水平线路的长度相等，且长度均为0.1～0.4个波长。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述辐射体的所述垂直线路和所述水平线路中间设有多段弯折线路来实现第一高频滤波枝节；所述弯折线路包括两条纵向线段和一条横向线段，两条所述纵向线段的上端分别与所述横向线段连接，两条所述纵向线段的下端分别与所述垂直线路或所述水平线路连接；所述弯折线路等效为LC并联谐振电路，所述弯折线路本身等效为电感结构，所述弯折线路的两条所述纵向线段之间的缝隙等效为电容结构。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述弯折线路的宽度小于所述垂直线路和所述水平线路的宽度。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述介质基板包括方形基板，所述方形基板的四个侧边中间处分别向外延伸出一矩形臂；
所述辐射体的所述辐射臂印刷在所述方形基板和所述矩形臂上。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述馈电结构包括两条馈电线路，每条所述馈电线路的一端连接所述辐射体，另一端连接所述侧边地结构。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述馈电线路包括不同宽度的分段结构，以高低阻形式来实现第二高频滤波枝节，所述第二高频滤波枝节等效为LC并联谐振电路。
根据本发明所述的低频辐射单元，所述侧边地结构为矩形绝缘板。
本发明还提供一种可分离的多频基站天线，包括有第一反射板和第二反射板；
所述第一反射板上可拆卸式连接有多个高频辐射单元和多个所述的低频辐射单元；
所述低频辐射单元脱离所述第一反射板后，将所述低频辐射单元可拆卸式连接于所述第二反射板上。
根据本发明所述的可分离的多频基站天线，所述低频辐射单元的所述介质基板通过支撑件可拆卸式连接于所述第一反射板或者所述第二反射板上；和/或
所述低频辐射单元的所述侧边地结构可拆卸式连接于所述第一反射板或者所述第二反射板上。
根据本发明所述的可分离的多频基站天线，多个所述低频辐射单元组成至少一列低频线阵，所述低频线阵分布于所述第一反射板或所述第二反射板上；
所述多个高频辐射单元组成至少一列高频线阵，所述高频线阵分布于所述第一反射板上。
根据本发明所述的可分离的多频基站天线，每列所述低频线阵对应有一所述侧边地结构，每列所述低频线阵中的各所述低频辐射单元的所述馈电结构分别与所述侧边地结构连接。
根据本发明所述的可分离的多频基站天线，相邻两个所述高频辐射单元之间的间距为0.3～0.7个波长；和/或
相邻两个所述低频辐射单元之间的间距为0.3～0.8个波长。
根据本发明所述的可分离的多频基站天线，所述多频基站天线为有源和无源一体化天线，所述高频线阵构成有源天线单元，所述低频线阵构成无源天线单元。
本发明低频辐射单元包括介质基板、辐射体、馈电结构和侧边地结构，所述辐射体设于介质基板上；所述侧边地结构固定在反射板上，并位于辐射体的侧面；所述馈电结构分别与辐射体和侧边地结构电性连接。借此，本发明低频辐射单元的馈电采用无巴伦形式，在侧边馈电，从而简化了低频辐射单元的结构，能够实现天线尺寸小型化。另外，本发明可分离的多频基站天线，包括有第一反射板，第一反射板上可拆卸式连接有多个所述低频辐射单元和多个高频辐射单元；并且可将低频辐射单元与第一反射板分离，再将低频辐射单元可拆卸式连接于第二反射板上，使得低频辐射单元、高频辐射单元可分别独立地工作。所述可分离的多频基站天线优选为有源和无源一体化天线。
附图说明
图1是本发明优选低频辐射单元的立体结构示意图；
图2为本发明优选低频辐射单元的辐射体的正面结构示意图；
图3为本发明优选辐射体的局部线路的结构示意图；
图4为本发明优选辐射体的第一高频滤波枝节的等效电路图；
图5为本发明可分离的多频基站天线的立体结构示意图；
图6为本发明可分离的多频基站天线的正面结构示意图；
图7为本发明可分离的多频基站天线的高频、低频独立工作的示意图。
附图标记
低频辐射单元100； 介质基板10； 方形基板11；
矩形臂12； 辐射体20； 垂直线路21；
水平线路22； 弯折线路23； 馈电结构30；
侧边地结构40； 可分离的多频基站天线200；
第一反射板300； 第二反射板400； 高频辐射单元500。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
图1～图4示出了本发明低频辐射单元的结构，所述低频辐射单元(也称低频振子)100包括介质基板10、辐射体20、馈电结构30和侧边地结构40。所述辐射体20设于介质基板10上，可选的，辐射体20的线路印刷在介质基板10上。所述侧边地结构40固定在反射板50上，并位于辐射体20的侧面，所述侧边地结构40作为地。所述馈电结构30一端连接辐射体20，另一端连接侧边地结构40，馈电结构30连通电源。本发明低频辐射单元100的馈电采用无巴伦形式，在侧边馈电，从而简化了低频辐射单元100的结构，能够实现天线尺寸小型化。
如图2～图3所示，所述辐射体20包含两组正交分布的偶极子，分别在介质基板10的±45°方向上分布放置，两组偶极子的辐射臂包括相互垂直的垂直线路21和水平线路22。可选的，垂直线路21和水平线路22的长度相等，且长度均为0.1～0.4个波长，优选垂直线路21和水平线路22的长度约0.21～0.29个波长，两条线路连接成直角，两组偶极子构成±45度极化，构成双极化辐射单元。
如图2～图3所示，优选所述辐射体20的垂直线路21和水平线路22中间设有多段弯折线路23来实现第一高频滤波枝节。所述多段弯折线路23可实现对高频感应电流的抑制作用，能有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响。可选的，弯折线路23的宽度小于垂直线路21和水平线路22的宽度。本实施例中，所述辐射体20的垂直线路21和水平线路22中间分别设有二段弯折线路23。需指出的是，所述弯折线路23的个数并不受限制，而是可根据实际需要设定。
可选的，所述弯折线路23包括两条纵向线段和一条横向线段，如图2和图3所示，两条纵向线段的上端分别与横向线段连接，两条纵向线段的下端分别与垂直线路21或水平线路22连接。图4为本发明优选辐射体的第一高频滤波枝节的等效电路图，弯折线路23等效为LC并联谐振电路，弯折线路23本身相对于高频信号等效为电感结构，弯折线路23的两条纵向线段之间的缝隙等效为电容结构。所述LC并联谐振电路对高频呈现谐振，对高频信号形成开路，即对高频信号呈现开路特性，对低频信号呈通路特性。即辐射体20对高频做了滤波处理，从而有效地抑制高频电流，降低对高频辐射性能的影响。
如图2～图3所示，优选介质基板10包括方形基板11，所述方形基板11的四个侧边中间处分别向外延伸出一矩形臂12，所述辐射体20的辐射臂印刷在方形基板11和矩形臂12上。
所述侧边地结构40优选采用塑胶、陶瓷等绝缘材料制成。可选的，如图1所示，侧边地结构40优选为矩形绝缘板。需指出的是，侧边地结构40的形状不受具体限制，可根据实际需要设计。
如图1和图3所示，馈电结构30包括两条馈电线路，每条馈电线路的一端连接辐射体20，另一端连接侧边地结构40。可选的，所述馈电线路包括不同宽度的分段结构，以高低阻形式来实现第二高频滤波枝节，实现对高频感应电流的抑制作用，能有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响，即馈电结构30对高频做了滤波处理。所述第二高频滤波枝节也可等效为LC并联谐振电路，所述LC并联谐振电路对高频呈现谐振，使得高频信号在此处形成开路，从而有效地抑制高频电流，降低对高频辐射性能的影响。本实施例中，所述馈电线路包括二个水平排列的宽带线段和二个细带线段，相邻两个宽带线段分别由一个细带线段连接。需指出的是，所述宽带线段和细带线段的个数并不受限制，而是可根据实际需要设定。
借此，低频辐射单元100对高频具备滤波特性，可有效地降低对高频辐射单元的辐射影响，并降低加入低频辐射单元100后高频的增益损失，低频辐射单元100的馈电采用无巴伦形式，在侧边馈电，能够实现天线尺寸小型化。
图5～图7示出了本发明可分离的多频基站天线的结构，所述可分离的多频基站天线200包括有第一反射板300和第二反射板400。第一反射板300上可拆卸式连接有多个高频辐射单元(也称高频振子)500和多个如图1～图4所示的低频辐射单元100，高频辐射单元500和低频辐射单元100可通过卡接、螺接或者铆接等可拆卸式连接在第一反射板300上。可分离的多频基站天线200在这种连接方式下，低频辐射单元100和高频辐射单元500可共同工作。由于低频辐射单元100的馈电采用无巴伦形式，在侧边馈电，因此能够实现所述可分离的多频基站天线200的尺寸小型化。
图7为本发明可分离的多频基站天线的高频、低频独立工作的示意图，由于低频辐射单元100可拆卸式连接在第一反射板300上，因此低频辐射单元100可以与第一反射板300分离。在低频辐射单元100脱离第一反射板300后，将低频辐射单元100可拆卸式连接于第二反射板400上，低频辐射单元100的侧边地结构40也可拆卸式连接于第二反射板400上，如图7所示，低频辐射单元100就有了地结构。可选的，低频辐射单元100可通过卡接、螺接或者铆接等可拆卸式连接在第二反射板400上。可分离的多频基站天线200在这种连接方式下，低频辐射单元100和高频辐射单元500可分别独立工作。
需提醒的是，本发明多频基站天线200的低频辐射单元100和高频辐射单元500的排列和个数不限，可以根据实际需要任意设定。
优选的是，低频辐射单元100的介质基板10通过支撑件可拆卸式连接于第一反射板300或者第二反射板400上。所述支撑件可采用塑胶材料制成。
优选的是，低频辐射单元100的侧边地结构40可拆卸式连接于第一反射板300或者第二反射板400上。可选的，侧边地结构40可通过卡接、螺接或者铆接等可拆卸式连接在第一反射板300或者第二反射板400上。
如图5～图6所示的所述可分离的多频基站天线200中，多个低频辐射单元100组成至少一列低频线阵，低频线阵分布于第一反射板300或第二反射板400上。多个高频辐射单元500组成至少一列高频线阵，高频线阵分布于第一反射板300上。所述可分离的多频基站天线200可包含M列低频线阵，N列高频线阵，M和N为大于1的整数。在本实施例中，所述可分离的多频基站天线200包括2列低频线阵和8列高频线阵，两列低频线阵插入到8列高频线阵两侧。需提醒的是，本发明多频基站天线200的高频线阵和低频线阵的列数不限，可以根据实际需要任意设定。
优选的是，每列低频线阵对应有一侧边地结构40，每列低频线阵中的各低频辐射单元100的馈电结构30分别与侧边地结构40连接。如图5～图6所示，所述可分离的多频基站天线200包括2列低频线阵和8列高频线阵，每列低频线阵的侧边都设有一个侧边地结构40，即两个侧边地结构40分别位于第一反射板300或第二反射板400的两侧。如果多频基站天线200包括3列低频线阵，则需要对应有3个侧边地结构40，3个侧边地结构40分别位于第一反射板300或第二反射板400的两侧和中间，从而实现了无巴伦馈电。
优选的是，相邻两个低频辐射单元100之间的间距为0.3～0.7个波长。优选相邻两个低频辐射单元100之间的间距为0.53～0.73个波长。和/或，相邻两个高频辐射单元500之间的间距为0.3～0.8个波长。优选相邻两个高频辐射单元500之间的间距为0.5个波长。
优选的是，多频基站天线200为有源和无源一体化天线(即A+P基站天线)，高频线阵构成有源天线单元，低频线阵构成无源天线单元。
综上所述，本发明低频辐射单元包括介质基板、辐射体、馈电结构和侧边地结构，所述辐射体设于介质基板上；所述侧边地结构固定在反射板上，并位于辐射体的侧面；所述馈电结构分别与辐射体和侧边地结构电性连接。借此，本发明低频辐射单元的馈电采用无巴伦形式，在侧边馈电，从而简化了低频辐射单元的结构，能够实现天线尺寸小型化。另外，本发明可分离的多频基站天线，包括有第一反射板，第一反射板上可拆卸式连接有多个所述低频辐射单元和多个高频辐射单元；并且可将低频辐射单元与第一反射板分离，再将低频辐射单元可拆卸式连接于第二反射板上，使得低频辐射单元、高频辐射单元可分别独立地工作。所述可分离的多频基站天线优选为有源和无源一体化天线。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种低频辐射单元，其特征在于，包括介质基板、辐射体、馈电结构和侧边地结构；所述辐射体设于所述介质基板上；所述侧边地结构固定在反射板上，并位于所述辐射体的侧面；所述馈电结构一端连接所述辐射体，另一端连接所述侧边地结构。
2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射体包含两组正交分布的偶极子，分别在所述介质基板的±45°方向上分布放置，两组所述偶极子的辐射臂包括相互垂直的垂直线路和水平线路。
3.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述垂直线路和所述水平线路的长度相等，且长度均为0.1～0.4个波长。
4.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射体的所述垂直线路和所述水平线路中间设有多段弯折线路来实现第一高频滤波枝节；所述弯折线路包括两条纵向线段和一条横向线段，两条所述纵向线段的上端分别与所述横向线段连接，两条所述纵向线段的下端分别与所述垂直线路或所述水平线路连接；所述弯折线路等效为LC并联谐振电路，所述弯折线路本身等效为电感结构，所述弯折线路的两条所述纵向线段之间的缝隙等效为电容结构。
5.根据权利要求4所述的低频辐射单元，其特征在于，所述弯折线路的宽度小于所述垂直线路和所述水平线路的宽度。
6.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述介质基板包括方形基板，所述方形基板的四个侧边中间处分别向外延伸出一矩形臂；
所述辐射体的所述辐射臂印刷在所述方形基板和所述矩形臂上。
7.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述馈电结构包括两条馈电线路，每条所述馈电线路的一端连接所述辐射体，另一端连接所述侧边地结构。
8.根据权利要求7所述的低频辐射单元，其特征在于，所述馈电线路包括不同宽度的分段结构，以高低阻形式来实现第二高频滤波枝节，所述第二高频滤波枝节等效为LC并联谐振电路。
9.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述侧边地结构为矩形绝缘板。
10.一种可分离的多频基站天线，其特征在于，包括有第一反射板和第二反射板；
所述第一反射板上可拆卸式连接有多个高频辐射单元和多个如权利要求1～9任一项所述的低频辐射单元；
所述低频辐射单元脱离所述第一反射板后，将所述低频辐射单元可拆卸式连接于所述第二反射板上。
11.根据权利要求10所述的可分离的多频基站天线，其特征在于，所述低频辐射单元的所述介质基板通过支撑件可拆卸式连接于所述第一反射板或者所述第二反射板上；和/或
所述低频辐射单元的所述侧边地结构可拆卸式连接于所述第一反射板或者所述第二反射板上。
12.根据权利要求10所述的可分离的多频基站天线，其特征在于，多个所述低频辐射单元组成至少一列低频线阵，所述低频线阵分布于所述第一反射板或所述第二反射板上；
所述多个高频辐射单元组成至少一列高频线阵，所述高频线阵分布于所述第一反射板上。
13.根据权利要求12所述的可分离的多频基站天线，其特征在于，每列所述低频线阵对应有一所述侧边地结构，每列所述低频线阵中的各所述低频辐射单元的所述馈电结构分别与所述侧边地结构连接。
14.根据权利要求12所述的可分离的多频基站天线，其特征在于，相邻两个所述高频辐射单元之间的间距为0.3～0.7个波长；和/或
相邻两个所述低频辐射单元之间的间距为0.3～0.8个波长。
15.根据权利要求12所述的可分离的多频基站天线，其特征在于，所述多频基站天线为有源和无源一体化天线，所述高频线阵构成有源天线单元，所述低频线阵构成无源天线单元。
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