CN114069215A - 一种双同频双极化辐射单元及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双同频双极化辐射单元及天线。所述辐射单元包括分别与基座连接的外围辐射组件和内部辐射组件，所述内部辐射组件的外围设置有外围辐射组件，所述外围辐射组件包括围绕内部辐射组件设置的四个外围偶极子，其中两不相邻的外围偶极子形成外围偶极子对，每一所述外围偶极子对中的两外围偶极子等幅同相并联馈电形成一个极化，两外围偶极子对形成相互正交的两个极化。本发明通过内部辐射组件和外围辐射组件组合，在不增加单元尺寸的前提下，实现双同频的双极化辐射，降低物料成本，采用上述辐射单元的天线，能节省阵列排布空间，天线整体尺寸能够缩小，有利于基站天线小型化发展，有利于减少天线阵列之间的干扰，获得更优的网络覆盖性能。

Description

一种双同频双极化辐射单元及天线
技术领域
本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及一种双同频双极化辐射单元及天线。
背景技术
随着移动通信逐步发展，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术得到了广泛地应用，4T4R已经成为天线各频段的最低配置，700MHz、800MHz和900MHz双低频基站天线已成为各电信运营商的主流型号。另一方面，由于随着铁塔资源的紧张，运营商对天线的截面尺寸、迎风面积提出严苛的要求，并且为了减少基站网络建设成本，多端口宽频段基站天线越来越受到市场青睐，天线多端口宽频化使得多系统共站、多系统共天线成为可能，解决了运营商的基站选址困难的问题，同时降低成本，方便施工。
多端口宽频天线要求在不增加天线宽度的情况下，设计更多的天线阵列，但是，这会使阵列之间影响加大，各阵列的性能会降低，方向图会产生畸变等，如果能实现辐射单元多频化甚至同频化，这能更有利于缩小天线尺寸，提高天线性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双同频双极化辐射单元及天线，旨在解决现有技术中存在的问题。
本发明是这样实现的，第一方面，提出一种双同频双极化辐射单元，所述辐射单元包括分别与基座连接的外围辐射组件和内部辐射组件，所述内部辐射组件的外围设置有外围辐射组件，所述外围辐射组件包括围绕内部辐射组件设置的四个外围偶极子，其中两不相邻的外围偶极子形成外围偶极子对，每一所述外围偶极子对中的两外围偶极子等幅同相并联馈电形成一个极化，两外围偶极子对形成相互正交的两个极化。
进一步的改进在于，每个所述外围偶极子包括一个外围巴伦以及与所述外围巴伦电连接的两个外围辐射臂，八个所述外围辐射臂围设形成一个框体。
进一步的改进在于，所述外围巴伦的底端与所述基座连接，顶端与对应的两个外围辐射臂电连接。
进一步的改进在于，所述内部辐射组件包括两个形成相互正交极化的内部偶极子。
进一步的改进在于，每个所述内部偶极子包括一个内部巴伦以及与所述内部巴伦连接的内部辐射臂。
进一步的改进在于，两所述内部巴伦相互垂直交叉放置。
进一步的改进在于，所述内部辐射臂呈“V”字型，其谷底与所述内部巴伦顶部相连接，其一端与所述外围辐射组件的一个外围偶极子的其中一个外围辐射臂电连接，其另一端与该外围偶极子的另外一个外围辐射臂电连接。
进一步的改进在于，所述外围巴伦由平面平行双导线构成，同轴电缆跨过所述平面平行双导线的两个平面，焊接在所述平面平行双导线的两侧，对所述外围偶极子进行馈电。
进一步的改进在于，所述内部巴伦包括介质板以及分布在所述介质板两侧的共面平行双导线和匹配电路，所述共面平行双导线底端与基座连接，所述匹配电路和同轴电缆连接，形成馈电网络。
第二方面，提出一种天线，包括反射板，还包括如第一方面中任意一项所述的一种双同频双极化辐射单元，所述双同频双极化辐射单元安装于所述反射板上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的辐射单元通过内部辐射组件和外围辐射组件组合，在不增加单元尺寸的前提下，实现了双同频的双极化辐射，实现了振子复用，节省了空间，降低了物料成本，采用了上述辐射单元的天线，不仅能节省了阵列排布空间，使天线整体尺寸能够缩小，有利于基站天线小型化发展，而且有利于减少天线阵列之间的干扰，获得更优的网络覆盖性能。
附图说明
图1为本发明的一种双同频双极化辐射单元的俯视(正投影面)示意图；
图2为本发明的一种双同频双极化辐射单元的整体结构示意图；
图3为本发明的一种双同频双极化辐射单元的爆炸结构示意图；
图4为本发明的一种双同频双极化辐射单元的外围辐射组件增益方向图；
图5为本发明的一种双同频双极化辐射单元的内部辐射组件增益方向图。
附图标记说明：
1、外围辐射组件；2、内部辐射组件；3、基座；12、外围巴伦；11、外围辐射臂；122、同轴电缆；121、平面平行双导线；22、内部巴伦；21、内部辐射臂；221、共面平行双导线；222、匹配电路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此附图仅显示与本发明有关的构成。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“安装在”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。
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例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“与”、“和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考附图1、附图2、附图3、附图4、附图5，如图1至图3所示，本实施例提出一种双同频双极化辐射单元，所述双同频双极化辐射单元包括外围辐射组件1、内部辐射组件2及与外围辐射组件1、内部辐射组件2连接的基座3。所述内部辐射组件2的外围设置有外围辐射组件1，所述外围辐射组件1包括围绕内部辐射组件2设置的四个外围偶极子，其中两不相邻的外围偶极子形成外围偶极子对，每一所述外围偶极子对中的两外围偶极子等幅同相并联馈电形成一个极化，因此四个外围偶极子共形成两对外围偶极子对，两外围偶极子对形成相互正交的两个极化。
具体地，在本实施例中，每个所述外围偶极子均包括一个外围巴伦12以及与所述外围巴伦12电连接的两个外围辐射臂11，四个外围偶极子总共包括八个所述外围辐射臂11，八个所述外围辐射臂11围设形成一个框体。本实施例中，所述框体的形状为方形。
具体地，在本实施例中，所述外围巴伦12由平面平行双导线121构成。如图3所示，所述外围巴伦12的底端与所述基座3连接，顶端与对应的两个外围辐射臂11电连接。同轴电缆122跨过所述平面平行双导线121的两个平面，焊接在所述平面平行双导线121的两侧，用于对所述外围偶极子进行馈电。
在本实施例中，所述内部辐射组件2包括两个形成相互正交极化的内部偶极子。其中，每个所述内部偶极子均包括一个内部巴伦22以及与所述内部巴伦22顶部连接的内部辐射臂21。
具体地，在本实施例中，所述内部辐射臂21呈“V”字型，“V”字型的内部辐射臂21的谷底与所述内部巴伦22顶部相连接，如图1所示，“V”字型的内部辐射臂21的一端与所述外围辐射组件1的一个外围偶极子的其中一个外围辐射臂11电连接，“V”字型的内部辐射臂21的另一端与该外围偶极子的另外一个外围辐射臂11电连接，具体地，其连接方式可以是直接连接也可以采用耦合的方式连接。
在本实施例中，所述内部巴伦22包括介质板以及分布在所述介质板两侧的共面平行双导线221和匹配电路222，所述共面平行双导线221底端与基座3连接，所述匹配电路222和同轴电缆连接，形成馈电网络。
具体地，两所述内部巴伦22相互垂直交叉放置，分别对两个正交的内部偶极子馈电，每个内部偶极子形成一个极化，故内部辐射组件2共形成两个相互正交的极化。
这样，外围辐射组件1和内部辐射组件2各形成两个极化，即总共形成了四个极化。相连的内部偶极子和外围偶极子对各自所形成的极化相互正交，这样提高了极化之间的隔离度。
附图4示出了外围辐射组件1中的一对外围偶极子对经软件仿真所得到的增益方向图；图5示出了内部辐射组件2一个内部偶极子经软件仿真所得到的增益方向图，由图4和图5可知，内部辐射组件2、外围辐射组件1都能得到良好的辐射性能，只是在高频点内部辐射组件2的辐射增益会比外围辐射组件1的略低一点，这是由于外围辐射组件1所形成的一个极化是由外围偶极子对形成，而内部辐射组件2所形成的一个极化是由单个内部偶极子形成。
本发明实施例的另外一方面提出一种天线，包括反射板(未示出)，还包括上述实施例中任意一项所述的一种双同频双极化辐射单元，所述双同频双极化辐射单元安装于所述反射板上。至于天线的其它部分结构属于现有技术，本领域技术人员参照现有技术即可实现。
本实施例的辐射单元通过内部辐射组件2和外围辐射组件1组合，在不增加单元尺寸的前提下，实现了双同频的双极化辐射，实现了振子复用，节省了空间，降低了物料成本，采用了上述辐射单元的天线，不仅能节省了阵列排布空间，使天线整体尺寸能够缩小，有利于基站天线小型化发展，而且有利于减少天线阵列之间的干扰，获得更优的网络覆盖性能。
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。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。

Claims (10)

1.一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，包括分别与基座连接的外围辐射组件和内部辐射组件，所述内部辐射组件的外围设置有外围辐射组件，所述外围辐射组件包括围绕内部辐射组件设置的四个外围偶极子，其中两不相邻的外围偶极子形成外围偶极子对，每一所述外围偶极子对中的两外围偶极子等幅同相并联馈电形成一个极化，两外围偶极子对形成相互正交的两个极化。
2.根据权利要求1所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，每个所述外围偶极子包括一个外围巴伦以及与所述外围巴伦电连接的两个外围辐射臂，八个所述外围辐射臂围设形成一个框体。
3.根据权利要求2所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，所述外围巴伦的底端与所述基座连接，顶端与对应的两个外围辐射臂电连接。
4.根据权利要求1所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，所述内部辐射组件包括两个形成相互正交极化的内部偶极子。
5.根据权利要求4所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，每个所述内部偶极子包括一个内部巴伦以及与所述内部巴伦连接的内部辐射臂。
6.根据权利要求5所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，两所述内部巴伦相互垂直交叉放置。
7.根据权利要求5所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，所述内部辐射臂呈“V”字型，其谷底与所述内部巴伦顶部相连接，其一端与所述外围辐射组件的一个外围偶极子的其中一个外围辐射臂电连接，其另一端与该外围偶极子的另外一个外围辐射臂电连接。
8.根据权利要求2所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，所述外围巴伦由平面平行双导线构成，同轴电缆跨过所述平面平行双导线的两个平面，焊接在所述平面平行双导线的两侧，对所述外围偶极子进行馈电。
9.根据权利要求5所述的一种双同频双极化辐射单元，其特征在于，所述内部巴伦包括介质板以及分布在所述介质板两侧的共面平行双导线和匹配电路，所述共面平行双导线底端与基座连接，所述匹配电路和同轴电缆连接，形成馈电网络。
10.一种天线，包括反射板，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任意一项所述的一种双同频双极化辐射单元，所述双同频双极化辐射单元安装于所述反射板上。
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