CN114122691B - 高频辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高频辐射单元，包括：辐射体和馈电板，辐射体为对称结构，辐射体包括两对辐射单元臂和四个巴伦，四个辐射单元臂与四个巴伦一一对应连接，两对辐射单元臂呈±45°的极化正交设置，每对辐射单元臂呈对角设置，四个巴伦均与馈电板连接，其中，四个巴伦均包括多段阻抗变换枝节，多段阻抗变换枝节的阻抗各不相同，本发明提供的高频辐射单元的设计方式减少了耗损，削弱了馈电导致的电流不平衡，提升了交叉极化比，进一步拓宽带宽，进而提高了天线的低频与高频耦合性能，提高了高频辐射效率。

Description

高频辐射单元

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种高频辐射单元。

背景技术

随着通信行业的迅猛发展，近年来，2G、3G、4G和5G网络已经在大范围覆盖，对基站天线的要求日趋提高，为了节约基站成本、方便安装和应用，天线的小型化、轻量化、低成本和高效能研究已然成为了通信行业的主流需求，辐射单元作为基站天线的基础部件，为实现低成本、轻量化需求，现有的基站天线大多在采用减少天线辐射单元数量或减少天线长度达成低成本、轻量化的要求，但是，这种做法往往会造成天线低频与高频耦合性能的降低，导致天线高频性能不佳。

发明内容

本发明提供一种高频辐射单元，用以解决现有技术中现有天线辐射单元在高频时性能不佳的问题。

本发明提供一种高频辐射单元，包括：辐射体和馈电板；

所述辐射体为对称结构，所述辐射体包括两对辐射单元臂和四个巴伦，四个所述辐射单元臂与四个所述巴伦一一对应连接；两对所述辐射单元臂呈±45°的极化正交设置，每对所述辐射单元臂呈对角设置；四个所述巴伦均与所述馈电板连接；

其中，四个所述巴伦均包括多段阻抗变换枝节，多段所述阻抗变换枝节的阻抗各不相同。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述馈电板包括第一馈电枝节和第二馈电枝节；

所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节均包括两条馈电支路，四条所述馈电支路为180°反相电路；

一对所述辐射单元臂的两个所述巴伦与所述第一馈电枝节的两条所述馈电支路一一对应连接；另一对所述辐射单元臂的两个所述巴伦与所述第二馈电枝节的两条所述馈电支路一一对应连接。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述馈电板还包括第一匹配枝节和第二匹配枝节；

所述第一匹配枝节与所述第一馈电枝节连接，所述第二匹配枝节与所述第二馈电枝节连接。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述馈电板还包括第一滤波枝节和第二滤波枝节；

所述第一滤波枝节与所述第一匹配枝节连接，所述第二滤波枝节与所述第二匹配枝节连接。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述高频辐射单元还包括第一支撑座，所述第一支撑座设有四个通孔，四个所述巴伦一一穿设于四个所述通孔；

所述第一支撑座的相背的两个端面分别与所述辐射单元臂和所述馈电板抵接。

根据本发明提供的高频辐射单元，相邻的两个所述辐射单元臂之间等距分开以形成缝隙。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述辐射单元臂朝向相邻的所述辐射单元臂的一侧设有缺口。

根据本发明提供的高频辐射单元，每对所述辐射单元臂中的一个所述辐射单元臂具有一个切角；另外一个所述辐射单元臂的两个对角均为切角；

每对所述辐射单元臂中的一个所述辐射单元臂的切角与另外一个所述辐射单元臂的一个切角相对布置。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述巴伦的高度为所述高频辐射单元的工作频段的波长的四分之一。

根据本发明提供的高频辐射单元，所述高频辐射单元还包括引向片，所述引向片为“十”字形状结构件，所述引向片设于所述辐射单元臂背离所述馈电板的一侧。

本发明提供的高频辐射单元，通过将四个辐射单元臂与四个巴伦一一对应连接，进而又将巴伦与馈电板连接，利用巴伦具有多段阻抗变换枝节，各阻抗变换枝节的阻抗不同，实现在一定程度上拓宽阻抗带宽，进行调试振子匹配，同时，两对辐射单元臂呈±45°的极化正交设置，能够进一步带来良好的交叉极化性能，有效避免天线设计中低频与高频耦合性能低、天线性能不佳的问题，本发明提供的高频辐射单元的设计方式减少了耗损，削弱了馈电导致的电流不平衡，提升了交叉极化比，进一步拓宽带宽，进而提高了天线的低频与高频耦合性能，提高了高频辐射效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的高频辐射单元的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的辐射体的结构示意图之一；

图3是本发明实施例提供的辐射体的结构示意图之二；

图4是本发明实施例提供的馈电板的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第一支撑座的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的引向片的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第二支撑座的结构示意图；

附图标记：

1：辐射体； 11：辐射单元臂； 12：巴伦；

13：缝隙； 14：缺口； 15：巴伦触角；

16：连接体； 2：馈电板； 21：第一馈电枝节；

22：第二馈电枝节； 23：第一匹配枝节； 24：第二匹配枝节；

25：第一滤波枝节； 26：第二滤波枝节； 3：第一支撑座；

31：通孔； 32：连接件； 4：引向片；

41：定位孔； 42：卡接孔； 5：第二支撑座；

51：第一定位柱； 52：第二定位柱。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合图1至图6描述本发明实施例的高频辐射单元。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的高频辐射单元，包括：辐射体1和馈电板2，辐射体1为对称结构，辐射体1包括两对辐射单元臂11和四个巴伦12，四个辐射单元臂11与四个巴伦12一一对应连接，两对辐射单元臂11呈±45°的极化正交设置，每对辐射单元臂11呈对角设置，四个巴伦12均与馈电板2连接。

其中，四个巴伦12均包括多段阻抗变换枝节，多段阻抗变换枝节的阻抗各不相同。

具体地，本发明实施例提供的高频辐射单元工作频段可以为1710MHz-2200MHz。

四个辐射单元臂11两两成对，呈±45°的极化正交设置，位于同一平面内，两对辐射单元臂11组成双极化辐射体，如图1所示的单个辐射单元臂11呈方形，整体形成正方形结构的辐射主体，位于方形的同一条边上的两个辐射单元臂11为相邻的辐射单元臂11，因而成对角关系的两个辐射单元臂11不相邻，对角的两个辐射单元臂为一组，对于相邻的两个辐射单元臂11，以二者所在的方形的边的中线为对称轴，二者为轴对称关系，二者相邻的边之间存在间隙，即相邻的两个辐射单元臂11之间形成十字缝隙，以实现二者之间的绝缘。当然，辐射单元臂11也可以为菱形、椭圆形或其他形状，对此本发明实施例不做具体限定。

巴伦12与辐射单元臂11一一对应连接，如图3所示，每一辐射单元臂11的底部均连接有一个巴伦12，巴伦12为倒三角结构，巴伦12由宽度不相同的变换枝节组成，其对应的是多段阻抗变换枝节的阻抗不同，作用为在一定程度上拓宽阻抗带宽，进行调试振子匹配。

如图3所示，巴伦12朝向馈电板2的方向延伸形成有巴伦触角15，巴伦触角15与馈电板2上的焊接孔进行焊接连接，进而实现巴伦12与馈电板2的连通。

本发明实施例提供的高频辐射单元，通过将四个辐射单元臂11与四个巴伦12一一对应连接，巴伦12均与馈电板2连接，利用巴伦11具有多段阻抗变换枝节，各阻抗变换枝节的阻抗不同，实现在一定程度上拓宽阻抗带宽，进行调试振子匹配，同时，两对辐射单元臂11呈±45°的极化正交设置，能够进一步带来良好的交叉极化性能，有效避免天线设计中低频与高频耦合性能低、天线性能不佳的问题，本发明提供的高频辐射单元的设计方式减少了耗损，削弱了馈电导致的电流不平衡，提升了交叉极化比，进一步拓宽带宽，进而提高了天线的低频与高频耦合性能，提高了高频辐射效率。

在可选的实施例中，馈电板2包括第一馈电枝节21和第二馈电枝节22，第一馈电枝节21和第二馈电枝节22均包括两条馈电支路，四条馈电支路为180°反相电路。

一对辐射单元臂11的两个巴伦12与第一馈电枝节21的两条馈电支路一一对应连接，另一对辐射单元臂的两个巴伦12与第二馈电枝节22的两条馈电支路一一对应连接。

具体地，如图4所示，馈电板2包括介质基板和其上、下表面的覆铜区域，上表面覆铜区域包括第一馈电枝节21和第二馈电枝节22，下表面覆铜区域均作为地线，起接地作用。第一馈电枝节21包括两条馈电支路，其中如图4所示的最左侧的一条馈电支路包括一个反相180°的弯折线，同理，第二馈电枝节22也包括两条馈电支路，其中如图4所示的最左侧的一条馈电支路也包括一个反相180°的弯折线，第一馈电枝节21和第二馈电枝节22弯折设计，可以在保证第一馈电枝节21和第二馈电枝节22的长度的同时，减小天线主体的尺寸，从而减小天线的体积、降低重量，便于集成化和组成阵列，满足电子产品小型化使用的需求。

一对辐射单元臂11的两个巴伦12通过利用其下端的巴伦触角15焊接至馈电板上的焊接孔内分别与第一馈电枝节21的两条馈电支路一一对应连接，从而形成一条完整的极化支路，同样的，另一对辐射单元臂11的两个巴伦12也是通过利用其下端的巴伦触角15焊接至馈电板上的焊接孔内分别与第一馈电枝节21的两条馈电支路一一对应连接，形成另一条完整的极化支路，每对辐射单元臂11分别与馈电枝节的两条馈电支路连接，能够使两个辐射臂电流同向，产生辐射，加之，两对辐射单元臂11交叉布置，从而实现交叉极化，使天线具有较好的交叉极化辐射性能。

在可选的实施例中，馈电板2还包括第一匹配枝节23和第二匹配枝节24，第一匹配枝节23与第一馈电枝节21连接，第二匹配枝节24与第二馈电枝节22连接。

具体地，如图4所示，在馈电板2的上部和下部区域，与第一馈电枝节21和第二馈电枝节22分别连接的有第一匹配枝节23和第二匹配枝节24，其中，第一匹配枝节23和第二匹配枝节24均包括若干段不同尺寸的匹配段，匹配枝节用于匹配辐射单元阻抗，提升辐射单元的辐射效率。

在可选的实施例中，馈电板2还包括第一滤波枝节25和第二滤波枝节26，第一滤波枝节25与第一匹配枝节23连接，第二滤波枝节26与第二匹配枝节24连接。

具体地，如图4所示，在第一匹配枝节23上连接有第一滤波枝节25，在第二滤波枝节26上连接有第二匹配枝节24，滤波枝节置于匹配枝节中，为一段开路线，滤波枝节的长度根据低频频率设计，低频不同频率时，滤波枝节长度不同，滤波枝节可有效的对低频进行滤波，减小低频的影响，进而减少低频与高频的耦合，提升融合天线的性能。

在可选的实施例中，高频辐射单元还包括第一支撑座3，第一支撑座3设有四个通孔31，四个巴伦12一一穿设于四个通孔31。

第一支撑座3的相背的两个端面分别与辐射单元臂11和馈电板2抵接。

具体地，如图1所示，在辐射单元臂11和馈电板2之间设置有第一支撑座3，第一支撑座3将四个独立的辐射体固定一个整体。如图5所示，第一支撑座3设有四个通孔31，通孔31的尺寸与巴伦12相适配，安装时，四个巴伦12分别穿设于四个通孔31中，以实现对辐射单元臂11的支撑作用，为了使支撑作用更加充分，结构不存在间隙，第一支撑座3的上端面与辐射单元臂11抵接，第一支撑座3的下端面与馈电板2抵接。

第一支撑座3的底部还设有连接件32，两个连接件32分别置于第一支撑座3的两侧，可用于高频辐射单元连接其他部件如反射板的固定，连接件32在第一支撑座3竖直方向的位置不作具体限定，可根据实际安装需求进行适应性调整。

在可选的实施例中，相邻的两个辐射单元臂11之间等距分开以形成缝隙13。

具体地，如图2所示，任意相邻的两个辐射单元臂11之间都存在缝隙13，且缝隙的尺寸相同，两对辐射单元臂11之间形成十字缝，以实现辐射单元臂11之间的绝缘，进而减小同频极化间的耦合，提升隔离度。

在可选的实施例中，辐射单元臂11朝向相邻的辐射单元臂11的一侧设有缺口14。

具体地，如图2所示，任一辐射单元臂11朝向相邻的辐射单元臂11的一侧均设有宽度小于2mm的缺口14，缺口14的长度以7-8mm为宜，具体尺寸可随阵子调节，设置缺口的目的为进一步提升辐射单元臂11的隔离度，提高交叉极化比。

在可选的实施例中，每对辐射单元臂11中的一个辐射单元臂11具有一个切角，另外一个辐射单元臂11的两个对角均为切角。

每对辐射单元臂11中的一个辐射单元臂11的切角与另外一个辐射单元臂11的一个切角相对布置。

具体地，如图2所示，斜相对的两个辐射单元臂11，其中一个辐射单元臂11具有一个切角，切角位于辐射单元臂11靠近辐射主体中心的一端，另一个辐射单元臂11具有两个切角，两个切角为辐射单元臂11的两个对角，其中一个切角为靠近辐射主体中心的角，两组辐射单元臂11均按照这一方式设置切角。在辐射单元臂11中设置切角的作用是削弱馈电导致的电流不平衡问题，提升交叉极化比。

在可选的实施例中，巴伦12的高度为高频辐射单元的工作频段的波长的四分之一。

具体地，巴伦12的作用是用于匹配高频电流，根据理论和实际经验得出，将其高度设计为高频辐射单元的工作频段的波长的四分之一，更能适合大功率高频使用。

在可选的实施例中，高频辐射单元还包括引向片4，引向片4为“十”字形状结构件，引向片4设于辐射单元臂11背离馈电板2的一侧。

具体地，如图1所示，高频辐射单元中还包括引向片4，引向片4位于整个装置的最顶部，引向片4为“十”字形结构，四个角指向极化方向。引向片4的中心与辐射主体的中心在垂直方向重合，能够更好的保证高频辐射单元的准确性。

引向片距辐射单元臂11的距离为20-25mm，引向片4通过第二支撑座5与辐射单元臂11实现连接，即第二支撑座5的高度为20-25mm。

如图2所示，每一辐射单元臂11距离辐射主体的中心最近的顶点，至距离辐射主体的中心最远的顶点之间设有连接体16，连接体16设有通孔，通孔可以为圆孔，也可以为方孔，具体根据与其连接的第二支撑座5的阵子定位柱进行设置。

如图6所示，引向片4上设有两个定位孔41和两个卡接孔42，四个孔的形状可以相同，也可以不同，具体形状可依据第二支撑座5的引向片定位柱和卡接板的形状进行选择，举例说明，可以相对设置两个方形的卡接孔42与第二支撑座5的卡接板相配合，同时，相对设置两个圆形的引向片定位孔41与第二支撑座5的引向片定位柱相配合。

第二支撑座5包括支撑主体、位于支撑主体上端的卡接板和第一定位柱51、以及位于支撑主体下端的第二定位柱52，其中，第一定位柱51为引向片定位柱，第二定位柱52为阵子定位柱，其支撑主体可以为一体式结构，也可以为拆分结构，可以为规则形状，也可以为不规则形状，具体结构不作限定，具备支撑引向片4的作用即可，如图7所示，支撑主体为框架状梯形结构，一方面能够具备很好的支撑力，另一方面能够节省材料，减轻装置的重量，促进轻量化设计。

本发明实施例提供的高频辐射单元，同一极化两个辐射单元臂11通过馈电板2相位反相设计节省了馈电板，实现了低成本，轻量化设计，其中成本较传统辐射单元降低40％，辐射单元重量减小20％，同时辐射单元臂尺寸不同，正交设置，带来了良好的交叉极化性能；各相邻辐射单元臂之间设计缺口，减少了辐射单元臂之间的耦合，提高了隔离特性；同时馈电板2上的滤波枝节可有效的对低频进行滤波，减小了低频的影响。本发明实施例提供的高频辐射单元，具有上述的多方面好处，在提升了提高天线耦合功能的同时，还节约了成本，促进了轻量化设计。

本发明实施例还提供一种阵列天线，包括上述任一技术方案所述的高频辐射单元。

具体地，高频辐射单元可以通过第一支撑座3上的连接件32固定在反射板上，构成阵列天线。该阵列天线具备高频辐射单元对应的技术效果，即实现了低成本、轻量化设计，带来了良好的交叉极化性能，减少了辐射单元臂之间的耦合，提高了隔离特性，减小了低频的影响。其功能的实现可参考上述内容，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高频辐射单元，其特征在于，包括：辐射体和馈电板；

所述辐射体为对称结构，所述辐射体包括两对辐射单元臂和四个巴伦，四个所述辐射单元臂与四个所述巴伦一一对应连接；两对所述辐射单元臂呈±45°的极化正交设置，每对所述辐射单元臂呈对角设置；四个所述巴伦均与所述馈电板连接；

其中，四个所述巴伦均包括多段阻抗变换枝节，多段所述阻抗变换枝节的阻抗各不相同；

所述馈电板包括第一馈电枝节和第二馈电枝节；

所述第一馈电枝节和所述第二馈电枝节均包括两条馈电支路，四条所述馈电支路为180°反相电路；

一对所述辐射单元臂的两个所述巴伦与所述第一馈电枝节的两条所述馈电支路一一对应连接；另一对所述辐射单元臂的两个所述巴伦与所述第二馈电枝节的两条所述馈电支路一一对应连接；

所述馈电板还包括第一匹配枝节和第二匹配枝节；

所述第一匹配枝节与所述第一馈电枝节连接，所述第二匹配枝节与所述第二馈电枝节连接。

2.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述馈电板还包括第一滤波枝节和第二滤波枝节；

所述第一滤波枝节与所述第一匹配枝节连接，所述第二滤波枝节与所述第二匹配枝节连接。

3.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述高频辐射单元还包括第一支撑座，所述第一支撑座设有四个通孔，四个所述巴伦一一穿设于四个所述通孔；

所述第一支撑座的相背的两个端面分别与所述辐射单元臂和所述馈电板抵接。

4.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，相邻的两个所述辐射单元臂之间等距分开以形成缝隙。

5.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述辐射单元臂朝向相邻的所述辐射单元臂的一侧设有缺口。

6.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，每对所述辐射单元臂中的一个所述辐射单元臂具有一个切角；另外一个所述辐射单元臂的两个对角均为切角；

每对所述辐射单元臂中的一个所述辐射单元臂的切角与另外一个所述辐射单元臂的一个切角相对布置。

7.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述巴伦的高度为所述高频辐射单元的工作频段的波长的四分之一。

8.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述高频辐射单元还包括引向片，所述引向片为“十”字形状结构件，所述引向片设于所述辐射单元臂背离所述馈电板的一侧。