CN113937493B - 一种低频辐射单元和天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低频辐射单元及天线阵列，该低频辐射单元包括馈电装置、巴伦支撑装置及一对相互正交的半波振子，正交的半波振子的辐射面位于同一平面，每一半波振子包括两个辐射臂，辐射臂内侧设有多个开路枝节，辐射臂的顶端设有匹配谐振器，巴伦支撑装置包括馈电传输线，巴伦支撑装置的一端与馈电装置连接，巴伦支撑装置的另一端与正交的半波振子连接，馈电传输线将正交的半波振子与馈电装置电连接。本申请能够使辐射体具有较高的辐射带宽及滤波带宽，从而有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，在嵌套融合组阵时，保障天线性能，同时还可以有效减小天线的电尺寸。
Description
技术领域
本申请涉及天线领域，特别涉及一种低频辐射单元和天线阵列。
背景技术
随着无线通信的发展，5G建设已到中期，黄金频段700MHz项目启动，基站天线朝着超宽频、多频段、多阵列、小型化方向发展，从成本、重量、风载、天面安装等要求出发，需要将不同频段阵列相互嵌套融合布局组阵，从而有效减小天面尺寸，降低天线重量，但是嵌套融合组阵会引起不同列、不同频段间的相互干扰，严重影响天线性能。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种低频辐射单元及天线阵列，能够使辐射体具有较高的辐射带宽及滤波带宽，从而有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，在嵌套融合组阵时，保障天线性能，同时还可以有效减小天线的电尺寸。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种低频辐射单元，包括馈电装置、巴伦支撑装置及一对相互正交的半波振子，正交的所述半波振子的辐射面位于同一平面，每一所述半波振子包括两个辐射臂，所述辐射臂内侧设有多个开路枝节，所述辐射臂的顶端设有匹配谐振器，所述巴伦支撑装置包括馈电传输线，所述巴伦支撑装置的一端与所述馈电装置连接，所述巴伦支撑装置的另一端与正交的所述半波振子连接，所述馈电传输线将正交的所述半波振子与所述馈电装置电连接。
可选的，所述馈电装置包括馈电底板，所述馈电底板通过塑料铆钉固定在金属反射板的上表面。
可选的，所述馈电底板为馈电PCB板。
可选的，所述巴伦支撑装置包括一对相互正交的传输PCB板。
可选的，正交的所述半波振子位于辐射PCB板中，所述辐射PCB板单面覆铜，所述传输PCB板的下端与所述馈电PCB板的覆铜电路焊接，所述传输PCB板的上端与所述辐射PCB板中的覆铜电路焊接。
可选的，所述开路枝节包括呈弯折状相互连接的第一线段和第二线段，所述第一线段的外端与所述辐射臂垂直连接，所述第二线段的外端开路，且所述第二线段与所述辐射臂的内侧呈平行关系。
可选的，所述辐射臂包括两条连接线，每一所述连接线包括横向分布段和纵向分布段，所述横向分布段和所述纵向分布段之间通过圆弧段连接，两条所述连接线包括第一连接线和第二连接线，所述第一连接线的横向分布段和所述第二连接线的纵向分布段在所述辐射臂的底端相连，所述第一连接线的纵向分布段和所述第二连接线的横向分布段在所述辐射臂的顶端相连。
可选的，所述匹配谐振器包括高低阻滤波器及嵌入所述高低组滤波器的调谐螺钉。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种天线阵列，包括多个高频辐射单元和多个如上文任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元嵌套插入所述高频辐射单元的中间。
本申请提供了一种低频辐射单元，在辐射臂内侧设有开路枝节，可抵消辐射臂上高频感应电流的散射对高频辐射性能的影响，在辐射臂顶端加载匹配谐振器，实现低频辐射单元的调谐匹配，使辐射体具有较高的辐射带宽及滤波带宽，从而有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，在嵌套融合组阵时，保障天线性能，同时还可以有效减小天线的电尺寸。本申请还提供了一种天线阵列，具有和上述低频辐射单元相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
图1为本申请所提供的一种低频辐射单元的结构示意图；
图2为本申请所提供的低频辐射单元和高频辐射单元的嵌套示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种低频辐射单元及天线阵列，能够使辐射体具有较高的辐射带宽及滤波带宽，从而有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，在嵌套融合组阵时，保障天线性能，同时还可以有效减小天线的电尺寸。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，图1为本申请所提供的一种低频辐射单元的结构示意图，该低频辐射单元包括馈电装置1、巴伦支撑装置2及一对相互正交的半波振子，正交的半波振子的辐射面位于同一平面，每一半波振子包括两个辐射臂，辐射臂内侧设有多个开路枝节4，辐射臂的顶端设有匹配谐振器5，巴伦支撑装置2包括馈电传输线，支撑装置的一端与馈电装置1连接，巴伦支撑装置2的另一端与正交的半波振子连接，馈电传输线将正交的半波振子与馈电装置1电连接。
具体的，馈电装置1包括一个馈电底板，馈电底板为PCB结构，通过塑料铆钉固定在金属反射板的上表面。巴伦支撑装置2包括一对相互正交的巴伦结构，这里的一对相互正交的巴伦结构为两块正交的传输PCB板。巴伦支撑装置2设有馈电传输线，巴伦支撑装置2的下端与馈电装置1连接，巴伦支撑装置2的上端与相互正交的半波振子进行馈电连接，以便馈电装置1对半波振子馈电。
具体的，一对正交的半波振子包括第一半波振子和第二半波振子，第一半波振子和第二半波振子均包括两个辐射臂，如图1所示，第一半波振子包括第一辐射臂311和第二辐射臂312，第二半波振子包括第三辐射臂321和第四辐射臂322。每一辐射臂的内侧均设有多个开路枝节4，开路枝节4包括呈弯折状相互连接的第一线段和第二线段，第一线段的外端与辐射臂垂直连接，第二线段的外端开路，且第二线段与辐射臂的内侧呈平行关系，从而抵消辐射臂上高频感应电流的散射对高频辐射性能的影响。辐射臂的顶端设有匹配谐振器5，对低频辐射单元进行调谐匹配，使半波振子在较宽的频带里实现良好的阻抗匹配，从而使振子具有宽带特性。同时顶部加载滤波器，可以有效减小天线的电尺寸。
具体的，半波振子的两个顶端均包括一个几字形电路和T字型电路，T字型电路插入到几字形电路中形成一个耦合结构，几字形电路和T字型电路组成的耦合体为一个匹配谐振器5，半波振子顶端的几字形电路和T字型电路同在辐射PCB板的上表面，加工一致性好，成本更加低廉。其中，几字型电路具体指高低阻滤波器，T字型电路为调谐螺钉，二者配合使用构成匹配谐振器5。
本申请提供了一种低频辐射单元，在辐射臂内侧设有开路枝节4，可抵消辐射臂上高频感应电流的散射对高频辐射性能的影响，在辐射臂顶端加载匹配谐振器5，实现低频辐射单元的调谐匹配，使辐射体具有较高的辐射带宽及滤波带宽，从而有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，在嵌套融合组阵时，保障天线性能，同时还可以有效减小天线的电尺寸。本申请还提供了一种天线阵列，具有和上述低频辐射单元相同的有益效果。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选的实施例，正交的半波振子位于辐射PCB板中，辐射PCB板单面覆铜，传输PCB板的下端与馈电PCB板的覆铜电路焊接，传输PCB板的上端与辐射PCB板中的覆铜电路焊接。
参照上文所述，两块正交的传输PCB板，其下部插入馈电底板中并和馈电底板上的覆铜电路焊接，其上部插入半波振子所在的辐射PCB板中并和相应的覆铜电路焊接。辐射体单面附铜，相对于常规的辐射体双面附铜，加工更加简单，减少加工工序，提升成品率，从而降低成本。
作为一种可选的实施例，辐射臂包括两条连接线，连接线包括横向分布段和纵向分布段，横向分布段和纵向分布段之间通过圆弧段连接，两条连接线包括第一连接线和第二连接线，第一连接线的横向分布段和第二连接线的纵向分布段在辐射臂的底端相连，第一连接线的纵向分布段和第二连接线的横向分布段在辐射臂的顶端相连。
具体的，参照图1所示，每一辐射臂电路外围轮廓为花瓣形结构，相较于外轮廓为圆形的辐射臂，花瓣形结构能够减少金属的使用，从而进一步提高滤波效果。
综上所述，本发明提供一种低频辐射单元，具有超宽频辐射带宽，同时又具有超宽频透波特性，结构简单易于安装调试，相较而言具备性能优，加工难度低，重量轻，成本低等优势。
另一方面，本申请还提供了一种天线阵列，该天线阵列包括多个高频辐射单元和多个如上文任意一个实施例所描述的低频辐射单元，低频辐射单元嵌套插入高频辐射单元的中间。请参照图2，图2为本申请所提供的一个低频辐射单元61和四个高频辐射单元62的嵌套示意图。
对于本申请所提供的一种天线阵列的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
本申请所提供的一种天线阵列具有和上述低频辐射单元相同的有益效果。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种低频辐射单元，其特征在于，包括馈电装置、巴伦支撑装置及一对相互正交的半波振子，正交的所述半波振子的辐射面位于同一平面，每一所述半波振子包括两个辐射臂，所述辐射臂的外围轮廓为花瓣形结构且其内侧设有多个开路枝节，所述辐射臂的顶端设有匹配谐振器，所述巴伦支撑装置包括馈电传输线，所述巴伦支撑装置的一端与所述馈电装置连接，所述巴伦支撑装置的另一端与正交的所述半波振子连接，所述馈电传输线将正交的所述半波振子与所述馈电装置电连接；
所述辐射臂包括两条连接线，每一所述连接线包括横向分布段和纵向分布段，所述横向分布段和所述纵向分布段之间通过圆弧段连接，两条所述连接线包括第一连接线和第二连接线，所述第一连接线的横向分布段和所述第二连接线的纵向分布段在所述辐射臂的底端相连，所述第一连接线的纵向分布段和所述第二连接线的横向分布段在所述辐射臂的顶端相连；
所述开路枝节包括呈弯折状相互连接的第一线段和第二线段，所述第一线段的外端与所述辐射臂垂直连接，所述第二线段的外端开路，且所述第二线段与所述辐射臂的内侧呈平行关系；所述开路枝节两两组成一对且第二线段间隙分布形成缺口；
所述匹配谐振器包括高低阻滤波器及嵌入所述高低组滤波器的调谐螺钉，所述高低阻滤波器为几字形电路，所述调谐螺钉为T字型电路，所述T字型电路插入到几字形电路中形成一个耦合结构。
2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述馈电装置包括馈电底板，所述馈电底板通过塑料铆钉固定在金属反射板的上表面。
3.根据权利要求2所述的低频辐射单元，其特征在于，所述馈电底板为馈电PCB板。
4.根据权利要求3所述的低频辐射单元，其特征在于，所述巴伦支撑装置包括一对相互正交的传输PCB板。
5.根据权利要求4所述的低频辐射单元，其特征在于，正交的所述半波振子位于辐射PCB板中，所述辐射PCB板单面覆铜，所述传输PCB板的下端与所述馈电PCB板的覆铜电路焊接，所述传输PCB板的上端与所述辐射PCB板中的覆铜电路焊接。
6.一种天线阵列，其特征在于，包括多个高频辐射单元和多个如权利要求1-5任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元嵌套插入所述高频辐射单元的中间。
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