CN113346251A - 一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法及天线 - Google Patents

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Abstract

一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法及天线，该方法在金属反射板上加工出与其一体的馈电腔体，金属反射板位于两个馈电腔体之间的部分形成支撑辐射单元的支撑部；设定金属反射板主体部分为第一基准平面，预定设置的辐射单元辐射体所处高度的平面为第二基准平面，支撑部为第三基准平面；针对不同频段的辐射单元，借助两个相邻馈电腔体之间的间隙作为支撑部高度调整范围，通过改变支撑部与两侧馈电腔体侧壁的连接位置调整第三基准平面与第一基准平面之间的偏离幅度，以此延长或缩短辐射单元馈电巴伦的长度时不会改变辐射体与金属反射板之间距离和天线的整体厚度，在保证天线低剖面要求和辐射特性情况下，获得不同中心频点和相对带宽范围。

Description

一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法及天线
技术领域
本发明涉及一种通讯天线，具体地说是一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法及天线。
背景技术
随着移动通信的发展，国内外的运营商对基站天线的要求更高。一方面，常规的单频或双频天线、单阵列远远满足不了大部分地区用户的需求，所以运营商在基站建设时，基本选择多频多阵列的天线来提升基站容量和通用性。但是，多频多阵列的天线的馈电网络复杂，部件和线缆用量大，装配难度高，天线厂家在设计多频多阵列的天线时都会面临内部结构容易紊乱，系统损耗高等问题。另一方面，由于天线辐射单元针对不同频段、不同的相对带宽范围有不同的馈电巴伦长度要求，馈电巴伦长度则影响了辐射单元的整体高度。而天线低剖面设计和方向图对辐射单元辐射体与金属反射板之间距离的限制导致天线频段和相对带宽的选择范围过窄，不利于天线在不同频段的设置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在保证天线满足低剖面的设计要求的情况下，扩宽天线能够设置的频段和相对带宽范围，并使辐射单元具有最佳的辐射特性。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法，在加工天线金属反射板的过程中，在金属反射板上加工出与其一体且间隔设置的多个馈电腔体，两个馈电腔体为一组，金属反射板位于同一组的两个馈电腔体之间的部分形成用于支撑辐射单元的支撑部，之后在支撑部上设置辐射单元，在加工过程中，设定金属反射板的主体部分为第一基准平面，预定设置的辐射单元辐射体所处高度的平面为第二基准平面，支撑部为第三基准平面；以馈电腔体的厚度为调整范围，通过改变支撑部与两侧馈电腔体侧壁的连接位置调整第三基准平面与第一基准平面之间的偏离幅度，以便在不改变辐射体与金属反射板之间距离的情况下延长或缩短辐射单元馈电巴伦的长度。
加工过程中，调整支撑部与两侧馈电腔体侧壁的连接位置，使安装辐射单元的支撑部高于或低于金属反射板的主体部分。
加工过程中，使馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，与辐射单元处于金属反射板同一侧。
一种上述方法的天线，包括金属反射板、馈电腔体和辐射单元，所述的馈电腔体与金属反射板一体成型，两个馈电腔体为一组对应一列辐射单元，一组中的两个馈电腔体间隔设置，金属反射板在两个馈电腔体之间的部分形成用于支撑辐射单元的支撑部，所述支撑部的两端分别与两侧的馈电腔体侧壁一体连接，支撑部所在平面与金属反射板主体部分所在平面的偏离幅度等于辐射单元的馈电巴伦高度与辐射单元辐射体下表面到金属反射板所在平面的距离之差。
所述的馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，并与辐射单元处于金属反射板同一侧。
所述的馈电腔体内设有带状线，带状线与馈电腔体非直接接触，并形成空气耦合。
所述的馈电腔体内具有一层或多层用于容纳带状线的空腔，多层空腔内的带状线通过贯穿各层空腔间隔的过孔连接。
在馈电腔体内设有与所述带状线配合以调节相位的滑动介质。
所述的馈电腔体上设有多个用以将带状线连接至辐射单元的输出端口。
所述的馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，在金属反射板主体部分的下方设有用于容纳所述馈电腔体内带状线输入馈线的馈线腔。
本发明的有益效果是：针对不同频段的辐射单元要求，借助两个相邻馈电腔体之间的间隙作为用于安装辐射振子的支撑部的高度调整范围，以此延长或缩短辐射单元馈电巴伦的长度时不会改变天线的整体厚度，可在保证天线低剖面设计要求的情况下，获得不同中心频点频率和相对带宽范围的天线，从而适应不同的应用场景，并使天线辐射单元具有最佳的辐射特性和方向图。金属反射板和馈电腔体一体化的设置方式可以将辐射单元直接与馈电腔体内的馈电网络通过引脚无电缆连接，减少了电缆用量，节约了天线内部空间，并有效降低天线网络损耗，提高了天线整体性能。
进一步的，将馈电腔体设有于金属反射板主体部分正面使其与辐射单元处于同一侧，能够节约金属反射板背部空间，既避免了馈电网络与金属反射板背面其它原有元件相互干涉而有利于元件布置，又为天线反射板集成其它元件腾出了空间，有利于提高天线的集成度及减小体积。
附图说明
图1是本发明天线中辐射单元及其两侧馈电腔体的第一实施例示意图。
图2是图1所示实施例一列辐射单元的示意图。
图3是本发明天线中辐射单元及其两侧馈电腔体的第二实施例示意图。
图4是本发明天线中辐射单元及其两侧馈电腔体的第三实施例示意图。
图5是本发明天线采用多频多阵列的第一实施例示意图。
图6是本发明天线采用多频多阵列的第二实施例示意图。
图中标记：1、辐射单元，2、馈电腔体，3、金属反射板，4、馈电巴伦，5、滑动介质片，6、带状线，7、支撑部，8、辐射体，9、馈线腔。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部实施例。
如图1和2所示，本发明的天线包括金属反射板3、馈电腔体2和辐射单元1，所述的馈电腔体2与金属反射板3一体成型。辐射单元1为一列或多列，可以是单频或多频。辐射单元采用﹢45°极化和-45°极化，通过一对馈电巴伦4支承设置在金属反射板3的正面。两个馈电腔体为一组对应一列辐射单元，两个馈电腔体内的带状线分别用于辐射单元的﹢45°极化和-45°极化。在加工天线金属反射板的过程中，在金属反射板3上加工出与其一体且间隔设置的多个馈电腔体2，其中，两个馈电腔体为一组，金属反射板位于同一组的两个馈电腔体之间的部分形成用于支撑辐射单元1的支撑部7。该支撑部用于安装辐射单元，组装时，从下方用穿过支撑部的螺钉将辐射单元固定在支撑部上。在加工过程中，设定金属反射板3的主体部分为第一基准平面，预定设置的辐射单元1辐射体8所处高度的平面为第二基准平面，支撑部7为第三基准平面。辐射单元的高度、馈电巴伦的长度根据频率和辐射性能确定及调整。在调整时，以馈电腔体2的厚度为调整范围，通过调整支撑部7与两侧馈电腔体2侧壁的连接位置，使安装辐射单元的支撑部高于或低于金属反射板的主体部分，即调整第三基准平面与第一基准平面之间的偏离幅度，以便在不改变辐射体与金属反射板之间距离的情况下延长或缩短辐射单元馈电巴伦的长度。针对不同高度的辐射单元，可以通过改变金属板中部的支撑块来保证天线满足低剖面的设计要求，也使辐射单元具有最佳的辐射特性。
图1、3和4所示实施例中，馈电腔体2位于金属反射板3主体部分的上方，并与辐射单元1处于金属反射板3同一侧。这种结构方式把原本位于金属反射板背面的移相器等馈电系统转移至金属反射板正面的辐射单元两侧，可以节省金属反射板背面的空间，一方面减小天线的厚度，更有利于天线的小型化，另一方面可以在金属反射板背面集成更多其它元件，提高天线的集成度。所述支撑部的两端分别与两侧的馈电腔体侧壁一体连接，支撑部所在平面与金属反射板主体部分所在平面的偏离幅度等于辐射单元的馈电巴伦高度与辐射单元辐射体下表面到金属反射板所在平面的距离之差。
图1、3和4所示实施例中，支撑部7的两端与两侧馈电腔体2侧壁的连接位置高度不同，馈电巴伦4的长度也相应变化，从而获得不同中心频段频率、相对带宽范围的天线。例如，图4所示实施例中，支撑部7连接在两侧馈电腔体2侧壁的最顶部，辐射单元的馈电巴伦高度为23mm，辐射单元整体高度为25mm（包括辐射单元底部用于连接螺钉的部分），辐射单元辐射体下表面与金属反射板所在平面的距离为35mm。该天线辐射单元中心频点为2.5G，相对带宽为20%-25%，主要用于窄带高增益的天线中。图3所示实施例中，支撑部7连接在两侧馈电腔体2侧壁的最底部，辐射单元辐射体下表面与金属反射板所在平面的距离同样为35mm，而由于支撑部7相对于图4所示实施例下移，辐射单元的馈电巴伦延长，馈电巴伦高度为33mm。该天线辐射单元中心频点为2G，相对带宽为60%-65%，主要用于超宽带天线。图1所示实施例中，支撑部7连接在两侧馈电腔体2侧壁中间，其连接位置根据所需频段和带宽选择的巴伦最优高度确定。
如图1、3和4所示，所述的馈电腔体内设有带状线，带状线与馈电腔体非直接接触，并形成空气耦合。在馈电腔体上设置多个输出端口，分别与该列的多个辐射单元对应。每一列辐射单元对应的两个馈电腔体和带状线分别作用于辐射单元的+45°极化和-45°极化。带状线作为辐射单元的馈电网络，其具体形式根据需要确定，可以是移相馈电电路、滤波馈电电路或其结合。
图1、3和4所示实施例中，带状线为移相馈电电路，在馈电腔体内部，带状线两侧设有高介电常数的滑动介质，带状线位于中间位置，通过滑动介质进行固定。滑动介质将带状线与馈电腔体内壁隔开，使带状线与馈电腔体空气耦合。滑动介质滑动设置在馈电腔体内，通过滑动介质改变带状线与馈电腔体的耦合系数，从而改变带状线的相位值。带状线的相位值改变后，可以对其连接的辐射单元进行赋形。
在馈电腔体宽度限制导致一层空腔不足以布置所需带状线时，可以在馈电腔体内设置多层用于容纳带状线的空腔，多层空腔内的带状线通过贯穿各层空腔间隔的过孔连接。在将馈电腔体设置在金属反射板主体部分的上方的实施例中，馈电腔体内带状线的输入可以设置在金属反射板下方，在金属反射板主体部分的下方设有用于容纳所述馈电腔体内带状线输入馈线的馈线腔。该馈线腔同样与金属反射板一体加工，可提高输入馈线的屏蔽性能，防止干扰。
图5和图6为多频天线的实施例，在金属反射板上同时设有低频辐射单元列和高频辐射单元列，其中，高频辐射单元1的馈电腔体2设置在金属反射板3主体部分的正面，并位于该辐射单元的两侧。图5和图6所示实施例中，用于安装高频辐射单元的支撑部7分别连接在不同的高度位置，连接方式和作用同图3和图4所示实施例。
以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的技术构思及其核心思想，尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明，但其不应理解为对本发明自身的限制。本领域技术人员在不脱离本发明技术构思的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法，在加工天线金属反射板的过程中，在金属反射板上加工出与其一体且间隔设置的多个馈电腔体，两个馈电腔体为一组，金属反射板位于同一组的两个馈电腔体之间的部分形成用于支撑辐射单元的支撑部，之后在支撑部上设置辐射单元，其特征在于：在加工过程中，设定金属反射板的主体部分为第一基准平面，预定设置的辐射单元辐射体所处高度的平面为第二基准平面，支撑部为第三基准平面；以馈电腔体的厚度为调整范围，通过改变支撑部与两侧馈电腔体侧壁的连接位置调整第三基准平面与第一基准平面之间的偏离幅度，以便在不改变辐射体与金属反射板之间距离的情况下延长或缩短辐射单元馈电巴伦的长度。
2.如权利要求1所述的一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法，其特征在于：加工过程中，调整支撑部与两侧馈电腔体侧壁的连接位置，使安装辐射单元的支撑部高于或低于金属反射板的主体部分。
3.如权利要求2所述的一种基于辐射单元高度和频段的天线设置方法，其特征在于：加工过程中，使馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，与辐射单元处于金属反射板同一侧。
4.一种基于权利要求1所述方法的天线，其特征在于：包括金属反射板、馈电腔体和辐射单元，所述的馈电腔体与金属反射板一体成型，两个馈电腔体为一组对应一列辐射单元，一组中的两个馈电腔体间隔设置，金属反射板在两个馈电腔体之间的部分形成用于支撑辐射单元的支撑部，所述支撑部的两端分别与两侧的馈电腔体侧壁一体连接，支撑部所在平面与金属反射板主体部分所在平面的偏离幅度等于辐射单元的馈电巴伦高度与辐射单元辐射体下表面到金属反射板所在平面的距离之差。
5.如权利要求1所述的天线，其特征在于：所述的馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，并与辐射单元处于金属反射板同一侧。
6.如权利要求4或5所述的天线，其特征在于：所述的馈电腔体内设有带状线，带状线与馈电腔体非直接接触，并形成空气耦合。
7.如权利要求6所述的天线，其特征在于：所述的馈电腔体内具有一层或多层用于容纳带状线的空腔，多层空腔内的带状线通过贯穿各层空腔间隔的过孔连接。
8.如权利要求6所述的天线，其特征在于：在馈电腔体内设有与所述带状线配合以调节相位的滑动介质。
9.如权利要求6所述的天线，其特征在于：所述的馈电腔体上设有多个用以将带状线连接至辐射单元的输出端口。
10.如权利要求6所述的天线，其特征在于：所述的馈电腔体位于金属反射板主体部分的上方，在金属反射板主体部分的下方设有用于容纳所述馈电腔体内带状线输入馈线的馈线腔。
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