CN114883781A - 天线装置、天线系统和基站 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种天线装置、天线系统和基站,天线装置包括辐射器和馈电组件;其中,辐射器包括设置于介质基板的至少一个辐射单元和至少一个去耦单元;辐射单元与去耦单元一一对应;辐射单元包括呈环状设置的辐射臂;去耦单元设置于辐射臂所围成的区域内,包括去耦贴片和调谐枝节;调谐枝节设置于去耦贴片的外侧;馈电组件与辐射单元电连接,并与去耦单元绝缘设置。采用上述天线装置可以提高天线辐射效率,并提升基站中的天线集成度。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及一种天线装置、天线系统和基站。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展,系统对基站天线的要求越来越高,多频化、高集成度、高辐射效率成为基站天线的主要发展方向。
传统方法中,为满足小型化的需求,基站天线中通常将不同工作频率的天线装置安装在同一个反射器下,导致不同天线装置间存在互耦现象,降低了天线的辐射效率。例如,高频段的天线装置产生的激励信号对低频段的天线装置产生影响,使得低频段天线装置的方向图出现畸形,降低低频段天线的辐射效率。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高天线辐射效率的天线装置、天线系统和基站。
第一方面,本申请提供了一种天线装置,上述天线装置包括:辐射器和馈电组件;其中,辐射器包括设置于介质基板的至少一个辐射单元和至少一个去耦单元;辐射单元与去耦单元一一对应;
辐射单元包括呈环状设置的辐射臂;
去耦单元设置于辐射臂所围成的区域内,包括去耦贴片和调谐枝节;调谐枝节设置于去耦贴片的外侧;
馈电组件与辐射单元电连接,并与去耦单元绝缘设置。
在其中一个实施例中,去耦贴片为多边形结构。
在其中一个实施例中,去耦贴片的外尺寸与待滤波频率的波长的比值大于或等于0.7且小于或等于1.3。
在其中一个实施例中,去耦贴片中设置镂空部。
在其中一个实施例中,镂空部的周长与待滤波频率的波长的比值大于或等于0.5且小于或等于1.0。
在其中一个实施例中,调谐枝节为T型结构;T型结构的横向部分与多边形结构的边平行。
在其中一个实施例中,T型结构的纵向部分与多边形结构的边耦合设置,或者,纵向部分与多边形结构的边电连接。
在其中一个实施例中,辐射臂呈多边形设置,且与去耦贴片形状匹配。
在其中一个实施例中,去耦单元与辐射单元分别设置于介质基板的两侧。
第二方面,本申请还提供了一种天线系统,上述天线系统包括上述第一方面中的天线装置。
第三方面,本申请还提供了一种基站,上述基站包括第二方面中的天线系统。
上述天线装置、天线系统和基站,天线装置包括辐射器和馈电组件;其中,辐射器包括设置于介质基板的至少一个辐射单元和至少一个去耦单元;辐射单元与去耦单元一一对应;辐射单元包括呈环状设置的辐射臂;去耦单元设置于辐射臂所围成的区域内,包括去耦贴片和调谐枝节;调谐枝节设置于去耦贴片的外侧;馈电组件与辐射单元电连接,并与去耦单元绝缘设置。由于天线装置中包括了辐射单元和去耦单元,并且辐射单元包括呈环状设置的辐射臂,以及去耦单元设置于辐射臂所围成的区域内,从而可以通过辐射单元和去耦单元产生谐振,对谐振频点对应频段的电磁波信号进行抑制,可以用于抑制其它天线装置产生的散射电磁波信号,达到天线装置去耦的效果,降低其它天线单元产生的散射电磁波信号对该天线单元的方向图的影响,提高天线辐射效率;进一步地,采用本申请中的天线装置可以使得天线系统中的多个天线装置之间的距离减小,提升天线集成度;上述去耦单元中包括了去耦贴片和调谐枝节,从而可以通过调谐枝节调整去耦单元和辐射单元产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,进一步提高该天线装置的辐射效率。
附图说明
图1为一个实施例天线装置的结构示意图;
图2为一个实施例中辐射单元的结构示意图;
图3为一个实施例中辐射单元的结构示意图;
图4为一个实施例中辐射单元的结构示意图;
图5为一个实施例中辐射器的结构示意图;
图6为一个实施例中辐射器的结构示意图;
图7为一个实施例中辐射器的结构示意图;
图8为一个实施例中辐射器的结构示意图。
附图标记:
10、辐射器;20、馈电组件;
11、辐射单元;12、去耦单元;13、介质基板;
30、振子底座;
121、去耦贴片;122、调谐枝节;123、镂空部。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的天线装置可以为基站中的天线,上述基站中可以包括一个或多个天线装置,不同天线装置可以用于辐射不同频段的电磁波信号。上述基站包括但不限于:基站NodeB、演进型基站eNodeB、第五代(the fifth generation,5G)通信系统中的基站、未来通信系统中的基站或网络设备、WiFi系统中的接入节点、无线中继节点、无线回传节点等。基站还可以是云无线接入网络(cloud radio access network,CRAN)场景下的无线控制器、是小站,传输节点(transmission reference point,TRP),路侧单元(road sideunit,RSU)等。本申请的实施例对上述基站所采用的具体技术和具体设备形态不做限定。
以下实例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“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,仅是为了便于描述本发明和简化描说明书述,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。
此外,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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
在一个实施例中,如图1所示,上述天线装置包括辐射器10和馈电组件20。其中,辐射器10包括设置于介质基板13的至少一个辐射单元11和至少一个去耦单元12;辐射单元11与去耦单元12一一对应;辐射单元11包括呈环状设置的辐射臂;去耦单元12设置于辐射臂所围成的区域内,包括去耦贴片121和调谐枝节122;调谐枝节122设置于所述去耦贴片121的外侧;馈电组件20与辐射单元11电连接,并与去耦单元12绝缘设置。
基站中的天线系统可以包括多个不同工作频率的天线装置。本实施例中的天线装置可以为基站的天线系统中的低频天线,也可以是基站的天线系统中的高频天线,在此不做限定。上述低频天线可以为天线系统中工作频率较低的天线,上述低频天线可以包括但不限于GSM的880-960MHz频段、790-880MHz频段以及更低频段的694-790MHz的天线。上述高频天线可以为天线系统中工作频段较高的天线,上述高频天线可以包括但不限于GSM的1710-1880MHz频段、1920-2170MHz频段、2500-2700MHz频段以及5G频段的天线等。
上述天线装置包括辐射器10和馈电组件20。其中,上述辐射器10用于向自由空间辐射电磁波信号,或者感应接收自由空间中传播的电磁波信号。上述馈电组件20可以用于将基站功放输出的射频信号发送至辐射器10,通过辐射器10辐射至自由空间;上述辐射组件还可以用于将辐射器10接收到的电磁波信号发送至接收机进行处理。
上述辐射器10可以包括设置于介质基板13的至少一个辐射单元11和至少一个去耦单元12。上述辐射单元11和去耦单元12可以设置于介质基板13的同一侧;可选地,上述辐射单元11和去耦单元12还可以分别设置于介质基板13的两侧。上述辐射器10中辐射单元11的数量可以是1,也可以是2,还可以是4,对于辐射单元11的数量在此不做限定。上述辐射单元11和去耦单元12一一对应,也就是说每个辐射单元11对应设置一个去耦单元12。
上述辐射单元11可以由上述辐射臂构成,还可以由辐射臂和寄生辐射体构成,对于辐射单元11的具体形式在此不做限定。
上述辐射臂可以呈环状设置。在一种实现方式中上述辐射臂可以呈圆形设置;也可以呈环状矩形设置;另外,上述辐射臂还可以呈多边形设置以及不规则形状设置,如图2所示,对于辐射臂的具体形状在此不做限定。不同辐射单元11对应的辐射臂的形状可以相同,也可以不同。
上述辐射臂可以为封闭的环状结构,也可以是非封闭的环状结构,例如上述辐射臂上可以设置缺陷结构,形成局部断开的环状结构,如图3所示;另外,上述辐射臂还可以是多段辐射体部分耦合连接形成,如图4所示。
上述辐射臂的长度由该天线单元的工作频段确定,例如可以是工作频段的四分之一波长,也可以是工作频段的波长,在此不做限定。不同辐射单元11对应的辐射臂的形状可以相同,也可以不同。
上述去耦单元12可以设置于辐射臂所围成的区域。具体地,上述去耦单元12与辐射单元11位于介质基板13的同一侧的情况下,去耦单元12位于辐射臂围成的区域中;上述去耦单元12与辐射单元11分别设置于介质基板13的两侧的情况下,上述去耦单元12可以位于介质基板13的第一侧,上述辐射单元11可以位于介质基板13的第二侧,上述去耦单元12设置于辐射臂所围成的区域内可以是指去耦单元12在介质基板13的第二侧的投影位于辐射臂围成的区域中。
上述去耦单元12可以包括去耦贴片121和调谐枝节122。其中,上述调谐枝节122设置于去耦贴片121的外侧。上述去耦贴片121可以是圆形,也可以矩形,还可以是非规则图形,对于去耦贴片121的具体形状在此不做限定。可选地,上述去耦贴片121为多边形结构。上述多边形结构可以是三边形、四边形、五边形或者六边形等,在此不做限定。
上述去耦贴片121的外尺寸与待抑制频率的波长相关,可以等于待抑制频率的波长,也可以小于上述待抑制频率的波长,在此不做限定。
上述待抑制频率可以高于该天线装置的工作频段,也可以低于天线装置的工作频段,在此不做限定。上述待抑制频率可以是天线系统中其他天线装置的工作频段。以上述待抑制频率高于天线装置的工作频段为例,上述去耦贴片121的外尺寸可以小于辐射单元11的结构尺寸,使得辐射单元11和去耦单元12产生的谐振频率可以高于天线装置的工作频段,对待抑制频率对应的电磁波信号进行抑制,降低高频段天线装置对本天线装置的方向图影响。以上述待抑制频率低于天线装置的工作频段为例,上述去耦贴片121的外尺寸可以大于辐射单元11的结构尺寸,使得辐射单元11和去耦单元12产生的谐振频率可以低于天线装置的工作频段,对待抑制频率对应的电磁波信号进行抑制,降低低频段天线装置对本天线装置的方向图影响。
可选地,上述去耦贴片121的外尺寸与待抑制频率波长的比值大于或等于0.7且小于或等于1.3。例如,去耦贴片121为多边形结构,上述多边形结构的外尺寸为上述待抑制频率波长的0.85倍。
上述调谐枝节122设置于去耦贴片121的外侧,可以用于调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小。上述调谐枝节122可以是一字型枝节,也可以是十字枝节,对于调谐枝节122的形状在此不做限定。
在天线装置包括多个辐射单元11的情况下,上述馈电组件20可以是巴伦组件。上述巴伦组件的一端可以与辐射单元11电连接,另一端通过绝缘板进行支撑。另外,上述馈电组件20与去耦单元12绝缘设置,也就是说馈电组件20及其连接的辐射单元11均不与去耦单元12连接。
上述馈电组件20可以设置于振子底座30上,通过振子底座30固定于反射面上。
上述天线装置包括辐射器10和馈电组件20;辐射器10包括设置于介质基板13的至少一个辐射单元11和至少一个去耦单元12;辐射单元11与去耦单元12一一对应;辐射单元11包括呈环状设置的辐射臂;去耦单元12设置于辐射臂所围成的区域内;馈电组件20与辐射单元11电连接,并与去耦单元12绝缘设置。由于天线装置中包括了辐射单元11和去耦单元12,并且辐射单元11包括呈环状设置的辐射臂,以及去耦单元12设置于辐射臂所围成的区域内,从而可以通过辐射单元11和去耦单元12产生谐振,对谐振频点对应频段的电磁波信号进行抑制,可以用于抑制其它天线装置产生的散射电磁波信号,达到天线装置去耦的效果,降低其它天线单元产生的散射电磁波信号对该天线单元的方向图的影响,提高天线辐射效率;进一步地,采用本申请中的天线装置可以使得天线系统中的多个天线装置之间的距离减小,提升天线集成度;上述天线装置,去耦单元12中包括了去耦贴片121和调谐枝节122,从而可以通过调谐枝节122调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,进一步提高该天线装置的辐射效率。
在一个实施例中,如图5所示,上述去耦贴片121为多边形结构的情况下,上述调谐枝节122为T型结构;T型结构的横向部分与多边形结构的边平行。上述T型结构的纵向部分与多边形结构的边耦合设置,或者,纵向部分与多边形结构的边电连接。在一种实现方式中,上述调谐枝节122可以为基于T型结构进行变形的结构,如图6所示,上述T型结构的横向部分可以向外弯折。另外,上述T型结构的横向部分还可以向内弯折,通过上述变形结构可以改变调谐枝节122的耦合长度。
上述去耦贴片121为多边形结构的情况下,上述去耦单元12中可以在多边形结构的所有边上均设置调谐枝节122,也可以在多边形结构的部分边上设置调谐枝节122,在此不做限定。在上述天线装置中,不同去耦单元12对应的调谐枝节122的设置位置以及设置方式可以相同,也可以不同。通过灵活设置调谐枝节122的数量和位置,可以使得去耦单元12与辐射单元11产生的谐振频点更趋近于待抑制频点。
上述天线装置,调谐枝节122为T型枝节,通过上述T型枝节可以更精确地调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,进一步提高该天线装置的辐射效率。
在一个实施例中,如图7所示,上述去耦贴片121中可以设置镂空部123。上述镂空部123的形状可以与去耦贴片121的轮廓相同,也可以不同。例如,上述去耦贴片121为六边形结构,上述镂空部123可以是六边形结构,也可以是圆形,在此不做限定。
在去耦贴片121中设置镂空部123,可以与上述调谐枝节122配合,对去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率进行调整,达到天线装置间的精准去耦。上述镂空部123的镂空大小,也就是镂空部123的周长可以与待滤波频点的波长相关,可以等于上述波长,也可以小于上述波长,在此不做限定。可选地,镂空部123的周长与待滤波频点的波长的比值大于或等于0.5且小于或等于1.0。
上述天线装置,去耦贴片121中设置镂空部123,从而可以通过镂空部123与调谐枝节122的配置,调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,进一步提高该天线装置的辐射效率。
在一个实施例中,上述天线装置中的辐射臂可以与去耦贴片121的形状配合,呈多边形设置。例如,上述去耦贴片121为六边形结构,则上述辐射臂可以呈六边形设置,所围成的区域为六边形区域;上述辐射臂中每个边与去耦贴片121中对应的边平行,呈套设效果。
上述天线装置,通过设置辐射臂与去耦贴片121的形状配合,可以改善辐射臂对其它频段的电磁波信号的耦合强度,改善对其它频段的电磁波信号的透射效果,进一步提高天线装置的辐射效率。
在一个实施例中,如图8所示,天线装置包括四个辐射单元11、四个去耦单元12以及馈电组件20,辐射单元11为呈矩形设置的辐射臂,去耦单元12包括六边形的去耦贴片121以及设置于六边形每个边上的变形T型调谐枝节122;去耦贴片121中设置六边形的镂空部123。上述去耦单元12与辐射单元11分别设置于介质基板13的两侧,上述辐射单元11与馈电组件20电连接,上述馈电组件20与去耦单元12绝缘设置。
上述天线装置,去耦贴片121中设置镂空部123,从而可以通过镂空部123与调谐枝节122的配置,调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,提高该天线装置的辐射效率;进一步地,调谐枝节122为变形T型枝节,通过上述T型枝节可以更精确地调整去耦单元12和辐射单元11产生的谐振频率的大小,使得天线装置可以更精准地对天线系统中其他天线装置产生的散射电磁波信号进行抑制,进一步提高该天线装置的辐射效率。
上述天线装置,其实现原理和技术效果参见上述实施例,在此不作赘述。
在一个实施例中,提供一种天线系统,上述天线系统包括至少一个上述实施例中所述的天线装置。不同天线装置对应的工作频段可以不同。
上述天线系统,其实现原理和技术效果参见上述天线装置侧的实施例,在此不作赘述。
在一个实施例中,提供一种基站,上述基站包括上述实施例中的天线系统。
上述基站,其实现原理和技术效果参见上述天线装置侧的实施例,在此不作赘述。
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申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种天线装置,其特征在于,所述天线装置包括:辐射器和馈电组件;其中,所述辐射器包括设置于介质基板的至少一个辐射单元和至少一个去耦单元;所述辐射单元与所述去耦单元一一对应;
所述辐射单元包括呈环状设置的辐射臂;
所述去耦单元设置于所述辐射臂所围成的区域内,包括去耦贴片和调谐枝节;所述调谐枝节设置于所述去耦贴片的外侧;
所述馈电组件与所述辐射单元电连接,并与所述去耦单元绝缘设置。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述去耦贴片为多边形结构。
3.根据权利要求2所述的天线装置,其特征在于,所述去耦贴片的外尺寸与待滤波频率的波长的比值大于或等于0.7且小于或等于1.3。
4.根据权利要求2所述的天线装置,其特征在于,所述去耦贴片中设置镂空部。
5.根据权利要求4所述的天线装置,其特征在于,所述镂空部的周长与待滤波频率的波长的比值大于或等于0.5且小于或等于1.0。
6.根据权利要求2-5任一项所述的天线装置,其特征在于,所述调谐枝节为T型结构;所述T型结构的横向部分与所述多边形结构的边平行。
7.根据权利要求6所述的天线装置,其特征在于,所述T型结构的纵向部分与所述多边形结构的边耦合设置,或者,所述纵向部分与所述多边形结构的边电连接。
8.根据权利要求2-5任一项所述的天线装置,其特征在于,所述辐射臂呈多边形设置,且与所述去耦贴片形状匹配。
9.根据权利要求1-5任一项所述的天线装置,其特征在于,所述去耦单元与所述辐射单元分别设置于所述介质基板的两侧。
10.一种天线系统,其特征在于,所述天线系统包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的天线装置。
11.一种基站,其特征在于,所述基站包括权利要求10所述的天线系统。
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