CN115513642A

CN115513642A - 天线部件和基站天线

Info

Publication number: CN115513642A
Application number: CN202211373386.1A
Authority: CN
Inventors: 刘培涛; 赖展军; 李明超; 梁嘉驹; 郑之伦; 卜斌龙; 章秀银
Original assignee: South China University of Technology SCUT; Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Current assignee: South China University of Technology SCUT; Comba Telecom Technology Guangzhou Ltd
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2042-11-04
Also published as: CN115513642B

Abstract

本申请涉及一种天线部件和基站天线。天线部件包括部件本体以及设置于部件本体上的电磁结构，电磁结构包括多个电容性单元和多个串联的电感性单元；各电容性单元与对应的电感性单元并联形成多个谐振电路；多个谐振电路对第一频段的电磁波具有带通特性，对至少两个不同频段的电磁波具有带阻特性。本申请提供的天线部件中在部件本体上设置的电磁结构能够有效的降低各种干扰。

Description

天线部件和基站天线

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种天线部件和基站天线。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，基站中需要辐射单元的频段和数量大大增加。目前，多频共口径天线已经成为基站天线的主流形态，然而，多频共口径天线中不同频段的辐射单元集成在紧凑的空间中，这样会引起多路径耦合效应，使得天线系统中存在散射干扰、泄露干扰和互调干扰等潜在的性能隐患。

现有技术中，通过在辐射单元上设置相应的器件降低由多路径耦合效应引起的各种干扰。然而，现有技术中在辐射单元上设置的器件无法有效的降低各种干扰。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效降低各种干扰的天线部件和基站天线。

第一方面，本申请提供了一种天线部件，天线部件包括部件本体以及设置于部件本体上的电磁结构，电磁结构包括多个电容性单元和多个串联的电感性单元；

各电容性单元与对应的电感性单元并联形成多个谐振电路；

多个谐振电路对第一频段的电磁波具有带通特性，对至少两个不同频段的电磁波具有带阻特性。

在其中一个实施例中，电感性单元的数量所述电容性单元的数量，且各电容性单元间隔分布于串联连接的多个电感性单元上。

在其中一个实施例中，电感性单元为印制电路板PCB电感。

在其中一个实施例中，PCB电感包括呈U型弯折的导体带。

在其中一个实施例中，导体带的弯折尺寸与电感性单元的电感量的大小相关。

在其中一个实施例中，各电感性单元的尺寸相同或不同。

在其中一个实施例中，电容性单元为PCB电容或者贴片电容。

在其中一个实施例中，电容性单元包括至少两个存在电势差的导体。

在其中一个实施例中，电容性单元包括至少两个电容性子单元，各电容性子单元包括两个存在电势差的导体，且，各电容性子单元设置于PCB的不同层级位置处，各电容性子单元均与对应的电感性单元并联。

在其中一个实施例中，电容性子单元包括两个存在电势差的梳状导体，且，两个梳状导体包含的梳齿结构相互交错设置。

在其中一个实施例中，天线部件为辐射单元、电磁边界和天线反射板中的至少一个。

在其中一个实施例中，天线部件为辐射单元，多个辐射单元呈阵列分布。

第二方面，本申请一个实施例提供一种基站天线，该基站天线包括如上述第一方面提供的天线部件。

本申请提供一种天线部件和基站天线，天线部件包括部件本体以及设置于部件本体上的电磁结构，电磁结构包括多个电容性单元和与多个串联的电感性单元，各电容性单元与对应的电感性单元并联形成多个谐振电路；多个谐振电路对第一频段的电磁波具有带通特性，对至少两个频段的电磁波具有带阻特性。在本实施例中，通过在天线部件的部件本体上设置多个并联的电容性单元和电感性单元，并联的电容性单元和电感性单元形成的谐振电路具有带阻特性，不同的谐振电路与不同的阻断频段相对应，电磁结构包括至少两个阻断频段，能够更好地对接收到的电磁信号进行阻断，从而能够减少多路径耦合效应，进而能够降低由多路径耦合效应引起的各种干扰。

附图说明

图1为一个实施例中天线部件的结构示意图；

图2为一个实施例中电磁结构的等效电路示意图；

图3为另一个实施例中电磁结构的等效电路示意图；

图4为一个实施例中电磁结构的等效电路的频率响应特性示意图；

图5为一个实施例中U型弯折为矩形弯折时的电磁结构的结构示意图；

图6为一个实施例中U型弯折为曲线弯折时的电磁结构的结构示意图；

图7为一个实施例中导体带的弯折处的长度相同，宽度不同的电磁结构的结构示意图；

图8为一个实施例中导体带的弯折处的长度和宽度均不同的电磁结构的结构示意图；

图9为一个实施例中印制电路板为两层结构时，电磁结构的结构示意图；

图10为一个实施例中天线部件的结构示意图；

图11为一个实施例中多个辐射单元呈阵列分布时的天线部件的结构示意图。

附图标记说明：

10、天线部件；100、部件本体；110、天线辐射体；120、天线电磁边界；200、电磁结构；210、电容性单元；220、电感性单元；1、第一个电容性子单元；2、第二个电容性子单元。

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。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

首先，在具体介绍本申请实施例的技术方案之前，先对本申请基于的技术背景或者技术演进脉络进行介绍。随着移动通信技术的不断发展，基站中需要的辐射单元的频段和数量大大增加，使得多频共口径天线成为基站天线的主流形态。然而，多频共口径天线中不同频段的辐射单元集成在紧凑的空间中，会引起多路径耦合效应，使得天线系统中存在散射干扰、泄露干扰、互调干扰等潜在的性能隐患，并使得频段内天线的方向图特性恶化。为了解决该问题，需要设计具有良好的透波、滤波去耦合效果的辐射单元或电磁边界。

现有技术中，通常采用电感和电容等效原理的频率选择结构，实现对辐射单元接收到的干扰信号进行阻断，从而降低多路径耦合效应，进而降低各种干扰。然而，现有技术中，使用低频导通、高频阻断特性的电磁结构对干扰信号进行阻断。但是，现有技术中的LC串联的电磁结构仅有单一频段导通的特征，无阻断特性，该电磁结构虽然对相邻频段的散射信号具有一个的抑制效果，但是抑制效果较差。现有技术中的射频扼流器仅有抑制高频电路的作用（仅有阻断特性），不具备低频导通特性，该射频扼流器虽然能够在高频段产生较好的抑制作用，但是难于保证低频段导通的特性。因此，现有技术，难以满足高频段宽带抑制和低频段邻近频段抑制的应用需求，从而无法有效的降低散射干扰、泄露干扰、互调干扰等各种干扰。对此，本申请提供一种能够有效降低各种干扰的天线部件。

请参见图1，本申请一个实施例提供一种天线部件10，该天线部件10包括部件本体100以及设置于部件本体100上的电磁结构200，电磁结构200包括多个电容性单元210和多个串联的电感性单元220。各电容性单元210与对应的电感性单元220并联形成多个谐振电路。

部件本体100是天线部件10中包括的各种可以设置电磁结构200，以降低各种干扰的部件。本实施例对部件本体100的具体种类不作限制，只要能够实现其功能即可。

在一个可选的实施例中，部件本体100为基板。

电磁结构200是指能够对接收到的电磁波进行阻断和导通的结构，即，能够阻断其他辐射单元接收或发送的电磁波对该电磁结构200所属的辐射单元的影响，能够使该电磁结构200所属的辐射单元接收电磁波。电磁结构200包括多个电容性单元210和多个串联的电感性单元220，各电容性单元210与对应的电感性单元220并联。即，每个电容性单元210具有对应的电感性单元220。电磁结构200中电感性单元220的数量可以等于电容性单元210的数量，电感性单元220的数量也可以大于电容性单元210的数量。

若电磁结构200中电感性单元220的数量等于电容性单元210的数量，也就是说，电感性单元220与电容性单元210一一对应，一个电感性单元220并联一个电容性单元210。假设，电感性单元220和电容性单元210的数量均为2个，电磁结构200的等效电路如图2所示，从图2可以看出，电感性单元220和电容性单元210一一对应，且并联设置。

并联设置的电容性单元210和电感性单元220形成谐振电路，每个谐振电路对应一个的阻断频段。谐振电路具有带阻特性，即不同的谐振电路对应于不同的谐振频段，谐振电路在对应的谐振频段处导通，在谐振频段之外的频段断开。并联设置的电容性单元210和电感性单元220形成谐振电路的数量与阻断频段的数量相同。若需要电磁结构200在预设数量的频段内阻断，则设置预设数量的谐振电路。本实施例对电容性单元210和电感性单元220的具体数量，以及电容性单元210与电感性单元220形成的谐振电路的数量不作限制，使用者可以根据自身需求自行选择。

在一个可选的实施例中，若电磁结构200需要两个阻断频段，电磁结构200如图2所示。假设，电磁结构200所需的导通频率为f_s，第一阻断频率为f₁，第一阻断频率为f₂。第一阻断频率可以是第一阻断频段的中心频率，第二阻断频率可以是第二阻断频段的中心频率。电磁结构200中的电容性单元210的电容值以及电感性单元220的电感值需要满足以下三个方程：

也就是说，在确定该电磁结构200的导通频率和阻断频率后，基于以上三个方程、导通频率和阻断频率能够确定电磁结构200中各电感性单元220的电感量和电容性单元210的电容连发。使用者根据确定的电感性单元220的电感量设置电感性单元220，根据确定的电容性单元210的电容量设置电容性单元210。

部件本体100上可以铺设有一个电磁结构200，也可以铺设多个电磁结构200，或者使用电磁结构200将部件本体100铺满。本实施例对部件本体100上铺设的电磁结构200中的具体数量和位置等不作限制，只要能够实现其功能即可。

在一个可选的实施例中，铺设于部件本体100上的多个电磁结构200的具体结构可以相同，也可以不同。也就是说，铺设于部件本体100上的多个电磁结构200可以具有相同的带阻特性，也可以具有不同的带阻特性。

在一个具体的实施例中，如图2所示的电磁结构200的等效电路的频率响应特性如图4所示。图4中，横坐标为频率，纵坐标为电流，0.54GHz至0.59GHz频段为该电磁结构200的第一个阻断频段，0.69GHz至0.95GHz频段为该电磁结构200的导通频段，2GHz至2.9GHz频段为该电磁结构200的第二个阻断频段。

本申请实施例提供的天线部件10包括部件本体100以及设置于部件本体100上的电磁结构200，电磁结构200包括多个电容性单元210和多个串联的电感性单元220，各电容性单元210与对应的电感性单元220并联形成多个谐振电路；多个谐振电路对第一频段的电磁波具有带通特性，对至少两个频段的电磁波具有带阻特性。在本实施例中，通过在天线部件10的部件本体100上设置多个并联的电容性单元210和电感性单元220，并联的电容性单元210和电感性单元220形成的谐振电路具有带阻特性，不同的谐振电路与不同的阻断频段相对应，电磁结构200包括至少两个阻断频段，能够更好地对接收到的电磁信号进行阻断，从而能够减少多路径耦合效应，进而能够降低由多路径耦合效应引起的散射干扰、泄露干扰、互调干扰等各种干扰。

在一个实施例中，电感性单元220的数量多于电容性单元210的数量，且各电容性单元210间隔分布于串联连接的多个电感性单元220上。

每个电容性单元210均并联有一个电感性单元220，而有的电感性单元220没有并联的电容性单元210。串联连接的多个电感性单元220形成一个整体，各电容性单元210按照预设的间隔分布于串联连接的多个电感性单元220上。各电容性单元210之间的间隔可以相同，也可以不同，本实施例对此不作限制，只要能够实现其功能即可。

假设，电感性单元220的数量有3个，电容性单元210有2个，电磁结构200的等效电路如图3所示，从图3可以看出，每个电容性单元210具有与其并联设置的电感性单元220，但是有一个电感性单元220无并联设置的电容性单元210。

在一个实施例中，电感性单元220为印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）电感。换句话说，电感性单元220是通过PCB走线形成的，即，将在PCB上走线形成导线作为电感性单元220。导线包括多个导线段，各导线段形成各电感性单元220。

在本实施例中，电感性单元220为PCB电感，制作该PCB电感的成本较低，使得电磁结构200的成本较低，从而使得包括该电感性单元220的电磁结构200具有较高的实用性。

在一个实施例中，PCB电感包括呈U型弯折的导体带。也就是说，在PCB上形成的导体带呈U型弯折。U型弯折可以是矩形弯折，也可以是曲线弯折。

在一个实施例中，在U型弯折为矩形弯折时，如图5所示，矩形弯折的导体带形成电感性单元220，电容性单元210并联在矩形弯折处。在U型弯折为曲线弯折时，如图6所示，曲线弯折的导体带形成电感性单元220，电容性单元210并联在曲线弯折处。

在一个实施例中，导体带的弯折尺寸相同或不同。换句话说，形成电感性单元220的呈U型弯折的导体带的弯折处的尺寸可以相同，也可以不同。

电感性单元220的数量大于电容性单元210的数量，每个电容性单元210均对应有电感性单元220。电感性单元220中每个呈U型弯折的导体带的弯折处的尺寸（长度和宽度）相同。具体地，在电感性单元220的U型弯折为矩形弯折时，如图5所示，每个矩形弯折的导体带的弯折处的宽度和长度均相同；在电感性单元220的U型弯折为曲线弯折时，如图6所示，每个曲线弯折的导体带的弯折处的弧度和长度均相同。尺寸相同的U型弯折的导体带便于设置，能够提高包括该电感性单元220的电磁结构200的实用性。

电感性单元220中每个呈U型弯折的导体带的弯折处的尺寸不同。多个电感性单元220包括多个呈U型弯折的导体带，每个导体带的弯折处的尺寸不同。具体地，在U型弯折为矩形弯折时，矩形弯折的导体带的弯折处的尺寸不相同。如图7所示，形成两个电感性单元220的导体带的弯折处的长度相同，宽度不同。如图8所示，形成两个电感性单元220的导体带的弯折处的长度和宽度均不同。

在本实施例中，呈U型弯折的导体带的弯折的尺寸不同，使用者可以根据实际需要自行设置，这样能够提高包括该导线结构的电磁结构200的实用性。

在一个实施例中，导体带的弯折尺寸与电感性单元220的电感量的大小相关。换句话说，导体带的弯折的宽度和长度根据电感性单元220的电感量确定。

在一个实施例中，电容性单元210为PCB电容或者贴片电容。PCB电容是指在PCB上走线形成电容性单元210。贴片电容为电容器件。

在本实施例中，提供了电容性单元210的两个结构，使用者可以根据实际需求自行选择。PCB电容制作成本低，贴片电容常用的电子器件，容易获取，便于安装，使用PCB电容或者贴片电容能够提高电磁结构200的实用性。

在一个实施例中，电容性单元210包括至少两个存在电势差的导体。换句话说，在电容性单元210为PCB电容时，在PCB上走线形成的电容性单元210包括存在电势差的导线。本实施例对电容性单元210的具体结构不作限制，只要能够实现其功能即可。

在本实施例中，电容性单元210直接是由至少两个存在电势差的导体形成的，结构简单，使用成本较低的导体，能够降低设置电容性单元210的成本，从而能够降低电磁结构200的成本，进而能够提高包括该电容性单元210的电磁结构200的实用性。

在一个实施例中，电容性单元210包括至少两个电容性子单元，各电容性子单元包括两个存在电势差的导体，且，各电容性子单元设置于PCB的不同层级位置处，各电容性子单元均与对应的电感性单元220并联。

PCB可以是单层结构，也可以是多层结构。在PCB为单层结构时，电容性单元210包括的至少两个存在电势差的导体均设置在PCB的同一层级上。如图7所示，设置于PCB的同一层级上的两个存在电势差的导体为梳状结构，两个梳状导体包含的梳齿结构相互交错设置。

在PCB为多层结构时，电容性单元210包括至少两个电容性子单元。每个电容性子单元包括两个存在电势差的导体，并且每个电容性子单元设置于PCB的不同层级位置处，每个电容性子单元均与电容性单元210对应的电感性单元220并联。若PCB板为两层结构，电容性单元210包括两个电容性子单元，第一个电容性子单元设置于PCB的第一层，第二个电容性子单元设置于PCB的第二层。每一层的电容性子单元均包括两个存在电势差的导体，并且第一层的电容性子单元的一个导体与第二层的电容性子单元的一个导体电连接，第一层的电容性子单元的另一个导体与第二层的电容性子单元的另一个导体电连接。

在一个实施例中，电容性子单元包括两个存在电势差的梳状导体，且，两个梳状导体包含的梳齿结构相互交错设置。

在一个具体的实施例中，如图9所示，PCB为两层结构，电容性单元210包括两个电容性子单元，第一个电容性子单元1设置于PCB的第一层，第二个电容性子单元2设置于PCB的第二层。

在本实施例中，电容性单元210包括至少两个电容性子单元，各电容性子单元包括两个存在电势差的导体，各电容性子单元设置于PCB的不同层级位置处，各电容性子单元均与对应的电感性单元220并联。并且，每个电容性子单元包括两个存在电势差的梳状导体，两个梳状导体包含的梳齿结构相互交错设置。这样的电容性单元210的结构简单，容易设置，且这样的电容性单元210的容值较大，能够提高包括该电容性单元210的电磁结构200的实用性。

在一个实施例中，如图10所示，天线部件10为辐射单元110、电磁边界120和天线反射板（在图中未示出）中的至少一个。

辐射单元110为用于接收或发送电磁波的部件。

电磁边界120设置于辐射单元110的周围。电磁边界120用于防止相邻辐射单元之间的相互干扰。

辐射单元110设置于天线反射板上，天线反射板用于支撑辐射单元110。

天线部件10可以是辐射单元110、电磁边界120和天线反射板中的任意一个。换句话说，可以是辐射单元110的部件本体100上设置有电磁结构200，也可以电磁边界120的部件本体100上设置有电磁结构200，还可以是天线反射板的部件本体100上设置有电磁结构200，还可以是辐射单元110的部件本体100、电磁边界120的部件本体100和天线反射板的部件本体100中任意两个上设置有电磁结构200；还可以是辐射单元110的部件本体100、电磁边界120的部件本体100和天线反射板的部件本体100上均设置有电磁结构200。如图10所示，电磁结构200设置于辐射单元110的部件本体100和电磁边界120的部件本体100上。

在本实施例中，提供了天线部件10的具体种类：辐射单元110、电磁边界120和天线反射板。使用者可以根据应该场景自行选择包括电磁结构200的天线部件10的种类，这样能够提高天线部件10的实用性。

在一个实施例中，天线部件10为辐射单元110，多个辐射单元110呈阵列分布。

如图11所示，多个辐射单元110呈8*8的阵列分布。

在一个可选的实施例中，如图11所示的天线部件10为辐射单元110、电磁边界120和天线反射板。在多个辐射单元110呈阵列分布的设置于天线反射板上，电磁边界120分布于呈阵列分布的辐射单元110的四周。

本申请一个实施例提供一种基站天线，该基站天线包括上述任一实施例提供的天线部件10。

本实施例提供的基站天线包括天线部件10，则该基站天线具有天线部件10的所有有益效果，在此不再赘述。

在一个可选的实施例中，基站天线还可以包括馈电系统，馈电系统用于为辐射单元馈电。基站天线还可以包括射频收发机，用于接收或发送天线发射的信号。

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

1.一种天线部件，其特征在于，所述天线部件包括部件本体以及设置于所述部件本体上的电磁结构，所述电磁结构包括多个电容性单元和多个串联的电感性单元；

各所述电容性单元与对应的所述电感性单元并联形成多个谐振电路；

所述多个谐振电路对第一频段的电磁波具有带通特性，对至少两个不同频段的电磁波具有带阻特性。

2.根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，所述电感性单元的数量多于所述电容性单元的数量，且各所述电容性单元间隔分布于串联连接的多个电感性单元上。

3.根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，所述电感性单元为印制电路板PCB电感。

4.根据权利要求3所述的天线部件，其特征在于，所述PCB电感包括呈U型弯折的导体带。

5.根据权利要求4所述的天线部件，其特征在于，所述导体带的弯折尺寸与所述电感性单元的电感量的大小相关。

6.根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，各所述电感性单元的尺寸相同或不同。

7.根据权利要求1至6任一项所述的天线部件，其特征在于，所述电容性单元为PCB电容或者贴片电容。

8.根据权利要求1至6任一项所述的天线部件，其特征在于，所述电容性单元包括至少两个存在电势差的导体。

9.根据权利要求8所述的天线部件，其特征在于，所述电容性单元包括至少两个电容性子单元，各所述电容性子单元包括两个存在电势差的导体，且，各所述电容性子单元设置于PCB的不同层级位置处，各所述电容性子单元均与对应的所述电感性单元并联。

10.根据权利要求9所述的天线部件，其特征在于，所述电容性子单元包括两个存在电势差的梳状导体，且，两个所述梳状导体包含的梳齿结构相互交错设置。

11.根据权利要求1-6任一项所述的天线部件，其特征在于，所述天线部件为辐射单元、电磁边界和天线反射板中的至少一个。

12.根据权利要求1-6任一项所述的天线部件，其特征在于，所述天线部件为辐射单元，多个所述辐射单元呈阵列分布。

13.一种基站天线，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的天线部件。