CN114039198A - 宽频辐射单元及其天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种宽频辐射单元及其天线，所述宽频辐射单元包括：单元主体，包括辐射体、巴伦以及馈电体，所述辐射体位于所述单元主体的上方，所述巴伦支撑所述辐射体，所述馈电体位于所述单元主体的下方；并且所述辐射体与所述巴伦电性连接，所述巴伦与所述馈电体电性连接；耦合体，与所述辐射体设置于同一电路板上，并且所述耦合体和所述辐射体之间设置有多个电连接点。借此，本发明提供的宽频辐射单元及其天线，能有效增加辐射单元的驻波带宽，且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种宽频辐射单元及其天线。
背景技术
随着移动通信技术的迅速发展，移动通信网络的用户数量激增，网络运营商所使用的电信频谱资源从2G扩展到了5G。与此同时，相对常规单频天线，具有更小体积、更轻重量以及更低成本优势的多频多端口天线备受市场青睐。与之对应的挑战是多频多端口天线内部空间紧凑，相邻辐射单元之间的物理距离小，调试边界多，互耦严重，比如典型的690-960MHz辐射单元会由于辐射原理及电磁感应原理产生1695-2690MHz电流，对1695-2690MHz辐射单元造成干扰，且这种干扰无法通过在巴伦或者馈电网络上设置滤波结构来去除，因此690-960MHz辐射单元往往会选用尽量小的口径，增设滤波结构，这样的设计都会导致阻抗匹配恶化，进而使得690-960MHz辐射单元难以兼顾在口径，滤波以及驻波带宽这三方面的指标要求。
参见图1a、图1b以及图2，当前常见的方法是通过给辐射单元增设额外的耦合结构来改善阻抗匹配情况从而拓展驻波带宽，比如在辐射面的上方增设独立的加载片或者加载环又或者加载板。参考申请号为202010005350.2，发明名称为：“一种双层引向空间耦合超宽带辐射单元”的中国专利的技术方案。又如在辐射面的下方也增设独立的加载片或者加载环又或者加载板，再如在辐射单元对应的反射板的两侧增设独立的加载片或者加载板等等，如在申请号为202010005350.2，发明名称为：“一种双层引向空间耦合超宽带辐射单元”及申请号为202021274952.X，发明名称为：“一种增强型扩频宽带基站天线及无线通信设备”的中国专利的技术方案。但这样做的不足之处是辐射单元及天线阵列的结构复杂度和成本都会上升。具体的如图1a所示，在辐射主体的上方设置耦合结构，该结构用于增加驻波带宽的耦合结构，即金属寄生引向器2和PCB引向片3均设置于PCB辐射单元1的上方。如图1b所示，在辐射主体的上方和下方均设置耦合结构，该结构用于增加驻波带宽的耦合结构，即金属寄生引向器2设置于PCB辐射单元1的上方，PCB引向片3设置于PCB辐射单元1的下方。如图2所示，用于增加驻波带宽的耦合结构，即耦合单元2固定在辐射单元1的上方，耦合单元3固定在辐射单元1的下方，即在垂直方向上位于反射板与辐射单元1之间。显然，如图1a、图1b和图2所示的耦合结构均需要相应的结构件来固定，不光占用空间，使天线结构更为复杂，而且会增加天线的成本和重量。
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宽频辐射单元及其天线，以有效增加辐射单元的驻波带宽，且结构简单。
为了实现上述目的，本发明提供一种宽频辐射单元，包括：
单元主体，包括辐射体、巴伦以及馈电体，所述辐射体位于所述单元主体的上方，所述巴伦支撑所述辐射体，所述馈电体位于所述单元主体的下方；并且所述辐射体与所述巴伦电性连接，所述巴伦与所述馈电体电性连接；
耦合体，与所述辐射体设置于同一电路板上，并且所述耦合体和所述辐射体之间设置有多个电连接点。
根据所述的宽频辐射单元，所述耦合体与所述辐射体分别设置于同一印刷线路板的不同线路层上。
根据所述的宽频辐射单元，所述耦合体与所述辐射体分别设置于同一印刷线路板的上下表面。
根据所述的宽频辐射单元，所述耦合体包括耦合闭合线；所述耦合闭合线形状为圆形或者正多边形。
根据所述的宽频辐射单元，所述耦合体的耦合闭合线为圆环形，并且沿两条所述圆环形的闭合线的正交直径方向上设置有耦合延伸线。
根据所述的宽频辐射单元，所述辐射体和耦合体的多个电连接点位于所述耦合延伸线上。
根据所述的宽频辐射单元，所述电连接点的数目为4个。
根据所述的宽频辐射单元，所述耦合体的中心与所述辐射体的中心重合；所述辐射体与所述巴伦体相互垂直。
根据所述的宽频辐射单元，所述宽频的频率为690MHz-960MHz。
为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种天线，包括上述任意一项所述的宽频辐射单元。
本发明通过将宽频辐射单元设置为包括单元主体和耦合体，而单元主体包括电信连接的辐射体、巴伦以及馈电体，辐射体位于所述单元主体的上方，巴伦支撑辐射体，馈电体位于单元主体的下方；而且耦合体与辐射体设置于同一电路板上，并且耦合体和辐射体之间设置有多个电连接点。由此为辐射单元的辐射体增设电连接的耦合体，使流经耦合体的电流路径变多变长，以改善频带两端的阻抗匹配，从而在保持单元主体口径和结构组件不变的前提下实现驻波带宽的拓展。同时由于辐射体和耦合体电连接，二者的一体化设计结构简单，可行性高、成本低。
附图说明
图1a是现有技术中在辐射主体的上方设置耦合结构的示意图；
图1b是现有技术中在辐射主体的上下方均设置耦合结构的示意图；
图2是现有技术中在辐射主体的上下方均设置耦合结构的另一示意图；
图3是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的侧视图；
图4是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的辐射体示意图；
图5是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的耦合体示意图；
图6是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的阻抗示意图；
图7是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的无耦合体的阻抗示意图；
图8是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的驻波示意图；
图9是本发明提供的一个实施例的宽频辐射单元的无耦合体的驻波示意图。
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。
参见图3～图5，本发明的一个实施例中提供了一种宽频辐射单元100，包括：
单元主体10，包括辐射体11、巴伦12以及馈电体13，辐射体11位于单元主体10的上方，巴伦12支撑辐射体11，馈电体13位于单元主体10的下方；并且辐射体11与巴伦12电性连接，巴伦12与馈电体13电性连接；
耦合体20，与辐射体11设置于同一电路板上，并且耦合体20和辐射体11之间设置有多个电连接点23。
在该实施例中，宽频辐射单元100包括单元主体10和耦合体20。其中，单元主体10包括辐射体11、巴伦12和馈电体13；辐射体11由巴伦12支撑，并与巴伦12电连接，巴伦12与馈电体13电连接。此外，辐射体11与耦合体20设置于同一电路板上，不仅不需要额外的结构件支撑耦合体20，并且通过给宽频辐射单元100的辐射体11增设电连接的耦合体20，使流经耦合体20的电流路径变多变长，以改善频带两端的阻抗匹配，从而在保持单元主体10口径和结构组件不变的前提下实现驻波带宽的拓展。在本实施例中，由于辐射体11和耦合体20电连接，而且二者的一体化设计，使宽频辐射单元100具有结构简单，可行性高、成本低的特点。
参见图3～图5，在本发明的一个实施例中，耦合体20与辐射体11分别设置于同一印刷线路板111的不同线路层上。优选的，耦合体20与辐射体11分别设置于同一印刷线路板111的上、下表面。耦合体20包括耦合闭合线21，为了适应不同的天线结构体的设计以及同一印刷线路板111的电路设计，耦合闭合线21形状可为圆形或者正多边形。优选的，耦合体20的耦合闭合线21为圆环形，并且沿两条所述圆环形的闭合线的正交直径方向上设置有耦合延伸线22。耦合延伸线22可以增加电流流过的路径。辐射体11和耦合体20的多个电连接点23位于耦合延伸线22上。可选的，电连接点23的数目为4个。
参见图4和图5，在本发明的一个实施例中，当电流经辐射单元100的馈电体13和巴伦12后，进入辐射体11，由于辐射体11的辐射臂112与辐射臂113电连接，辐射臂113与耦合闭合线21、耦合延伸线22上下耦合，并且与耦合体20之间设置有电连接点23，流经耦合体20的电流路径比没有电连接点23时更多更长，因此能够改善频带两端的阻抗匹配，从而在保持单元主体10口径和结构组件不变的前提下实现驻波带宽的拓展，比如10％-15％的驻波带宽。宽频辐射单元100的工作宽频的频率为690MHz-960MHz。
参见图4和图5，在本发明的一个实施例中，优选的，辐射体11与巴伦12相互垂直，巴伦12支撑辐射体11。耦合体20与辐射体11分别设置于同一印刷线路板111的上、下表面，耦合体20的中心2222与辐射体11的中心1111重合。
参见图6～图7，在本发明的优选实施例的阻抗在690MHz明显得到了收敛。参见图8～图9，在本发明提供的优选实施例的驻波带宽在690MHz和960MHz明显得到了改善，驻波1.5以内的频带范围扩展了约12％。
在本发明的一个实施例中，还提供了包括上述任意一个实施例中的宽频辐射单元100的天线。由上述多个实施例中宽频辐射单元100的结构及效用描述，本发明提供的天线是既能够有效增加辐射单元的驻波带宽又具有结构简单，可行性高，成本低的天线。
本发明通过将宽频辐射单元设置为包括单元主体和耦合体，而单元主体包括电信连接的辐射体、巴伦以及馈电体，辐射体位于所述单元主体的上方，巴伦支撑辐射体，馈电体位于单元主体的下方；而且耦合体与辐射体设置于同一电路板上，并且耦合体和辐射体之间设置有多个电连接点。由此为辐射单元的辐射体增设电连接的耦合体，使流经耦合体的电流路径变多变长，以改善频带两端的阻抗匹配，从而在保持单元主体口径和结构组件不变的前提下实现驻波带宽的拓展。同时由于辐射体和耦合体电连接，二者的一体化设计结构简单，可行性高、成本低。
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 (10)
1.一种宽频辐射单元，其特征在于，包括：
单元主体，包括辐射体、巴伦以及馈电体，所述辐射体位于所述单元主体的上方，所述巴伦支撑所述辐射体，所述馈电体位于所述单元主体的下方；并且所述辐射体与所述巴伦电性连接，所述巴伦与所述馈电体电性连接；
耦合体，与所述辐射体设置于同一电路板上，并且所述耦合体和所述辐射体之间设置有多个电连接点。
2.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述耦合体与所述辐射体分别设置于同一印刷线路板的不同线路层上。
3.根据权利要求2所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述耦合体与所述辐射体分别设置于同一印刷线路板的上下表面。
4.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述耦合体包括耦合闭合线；所述耦合闭合线形状为圆形或者正多边形。
5.根据权利要求4所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述耦合体的耦合闭合线为圆环形，并且沿两条所述圆环形的闭合线的正交直径方向上设置有耦合延伸线。
6.根据权利要求5所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述辐射体和耦合体的多个电连接点位于所述耦合延伸线上。
7.根据权利要求6所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述电连接点的数目为4个。
8.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述耦合体的中心与所述辐射体的中心重合；所述辐射体与所述巴伦体相互垂直。
9.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于，所述宽频的频率为690MHz-960MHz。
10.一种天线，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的宽频辐射单元。
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