CN115764261A - 振子馈电装置、通信天线和基站天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种振子馈电装置、通信天线和基站天线。所述振子馈电装置包括：第一功分器的第一输入端口用于接收第一输入信号；第二功分器的第二输入端口用于接收第二输入信号；第一合路器的第三输入端口连接第一输出端口，第四输入端口连接第三输出端口；第二合路器的第五输入端口连接第二输出端口，第六输入端口连接第四输出端口；第一功分器和第二功分器均为可变功分比功分器，第一合路器和第二合路器均为威尔金森合路器。通过在振子馈电装置中分别设置两个可变功分比功分器和两个威尔金森合路器，使得天线中的振子在不同的信号频率下实现不同的功分比，从而达到收敛波宽的目的，且隔离度较好。

Description

振子馈电装置、通信天线和基站天线

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种振子馈电装置、通信天线和基站天线。

背景技术

随着移动通信网络制式的增多，为了优化资源配置，节省站址和天馈资源，减小物业协调难度，降低投资成本，小型化的超宽频多端口基站天线的应用越来越广泛。传统技术中的超宽频多端口基站天线中的通信天线在小型化之后的隔离度较差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种隔离度较好的振子馈电装置、通信天线和基站天线。

第一方面，本申请实施例提供了一种振子馈电装置，包括：第一功分器、第二功分器、第一合路器和第二合路器，所述第一功分器包括第一输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述第一输入端口用于接收第一输入信号；所述第二功分器包括第二输入端口、第三输出端口和第四输出端口，所述第二输入端口用于接收第二输入信号；所述第一合路器包括第三输入端口、第四输入端口和第五输出端口，所述第三输入端口连接所述第一输出端口，所述第四输入端口连接所述第三输出端口，所述第五输出端口用于连接第一振子；所述第二合路器包括第五输入端口、第六输入端口和第六输出端口，所述第五输入端口连接所述第二输出端口，所述第六输入端口连接所述第四输出端口，所述第六输出端口用于连接第二振子；其中，所述第一功分器和所述第二功分器均为可变功分比功分器，所述第一合路器和所述第二合路器均为威尔金森合路器。

在其中一个实施例中，所述可变功分比功分器包括：第一介质板、第一线路层和第一地层，所述第一介质板的一侧面设置有所述第一线路层，所述第一介质板的另一侧面设置有所述第一地层。

在其中一个实施例中，所述威尔金森合路器包括：第二介质板、第二线路层和第二地层，所述第二介质层板的一侧面设置有所述第二线路层，所述第二介质层板的另一侧面设置有所述第二地层。

在其中一个实施例中，所述威尔金森合路器还包括：第一电阻器和第二电阻器，所述第二线路层包括：第一输入线路和第二输入线路，所述第一输入线路通过所述第一电阻器连接所述第二输入线路，所述第一输入线路还通过所述第二电阻器连接所述第二输入线路，所述第一电阻器和所述第二电阻器并联。

在其中一个实施例中，所述第一介质板和所述第二介质板相同，所述第一地层和所述第二地层相同。

在其中一个实施例中，所述可变功分比功分器的功分比随着信号频率线性变化。

在其中一个实施例中，所述第三输入端口通过第一导线连接所述第一输出端口，所述第四输入端口通过第二导线连接所述第三输出端口，所述第五输入端口通过第三导线连接所述第二输出端口，所述第六输入端口通过第四导线连接所述第四输出端口。

第二方面，本申请实施例还提出了一种通信天线，包括：馈电模块和辐射模块，所述馈电模块用于输出第一输出信号和第二输出信号，所述馈电模块包括上述第一方面实施例所述的振子馈电装置；所述辐射模块包括反射板、第一振子和第二振子，所述第一振子和所述第二振子设置在所述反射板上，所述第一振子连接第五输出端口并用于接收所述第一输出信号，所述第二振子连接第六输出端口并用于接收所述第二输出信号。

在其中一个实施例中，所述第一振子通过同轴电缆连接所述第五输出端口，所述第二振子通过同轴电缆连接所述第六输出端口。

第三方面，本申请实施例还提出了一种基站天线，包括若干工作频率各不相同的天线单元，每一所述天线单元均包括上述第二方面实施例所述的通信天线。

上述振子馈电装置、通信天线和基站天线，通过在振子馈电装置中分别设置两个可变功分比功分器和两个威尔金森合路器，使得天线中的振子在不同的信号频率下实现不同的功分比，从而达到收敛波宽的目的，且隔离度较好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一个实施例中振子馈电装置的模块示意图；

图2为一个实施例中可变功分比功分器一侧面的示意图；

图3为一个实施例中可变功分比功分器另一侧面的示意图；

图4为一个实施例中威尔金森合路器一侧面的示意图；

图5为一个实施例中威尔金森合路器另一侧面的示意图；

图6为一个实施例中可变功分比功分器的两个输出端口的功分分配随着信号频率变化的仿真图；

图7为一个实施例中通信天线的示意图；

图8为一个实施例中基站天线的示意图。

附图标记说明：

第一功分器110、第二功分器120、第一合路器130、第二合路器140、第一输入端口210、第二输入端口220、第三输入端口230、第四输入端口240、第五输入端口250、第六输入端口260、第一输出端口310、第二输出端口320、第三输出端口330、第四输出端口340、第五输出端口350、第六输出端口360、第一介质板410、第一线路层420、第一地层430、第二介质板510、第二线路层520、第二地层530、第一电阻器540、第二电阻器550、第一输入线路521、第二输入线路522、馈电模块600、辐射模块700、反射板710、第一振子720、第二振子730、天线单元810。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

传统技术中，运营商选用的超宽频多端口基站天线，尤其是低频段(690MHz-960MHz)多端口天线要么体积偏大，要么小型化之后性能指标较差(如隔离度差、水平面方向图偏斜严重等)，严重影响网络覆盖效果。基于以上原因，本申请实施例提供了一种振子馈电装置、通信天线和基站天线，以优化天线的隔离度指标。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种振子馈电装置，包括：第一功分器110、第二功分器120、第一合路器130和第二合路器140，第一功分器110包括第一输入端口210、第一输出端口310和第二输出端口320，第一输入端口210用于接收第一输入信号；第二功分器120包括第二输入端口220、第三输出端口330和第四输出端口340，第二输入端口220用于接收第二输入信号；第一合路器130包括第三输入端口230、第四输入端口240和第五输出端口350，第三输入端口230连接第一输出端口310，第四输入端口240连接第三输出端口330，第五输出端口350用于连接第一振子；第二合路器140包括第五输入端口250、第六输入端口260和第六输出端口360，第五输入端口250连接第二输出端口320，第六输入端口260连接第四输出端口340，第六输出端口360用于连接第二振子；其中，第一功分器110和第二功分器120均为可变功分比功分器，第一合路器130和第二合路器140均为威尔金森合路器。

具体的，本申请实施例的第一功分器110和第二功分器120为同款功分器，均为可变功分比功分器，且均为一分二功分器。第一功分器110的第一输入端口210用于接收第一输入信号，第一功分器110通过功率分配后，将第一输入信号分为第一功分信号和第二功分信号，并分别通过第一输出端口310和第二输出端口320输出。第一功分器110的功分比可以根据输入的第一输入信号的频率大小自动改变。具体示例，当第一输入信号的信号频率为690MHz时，第一输出端口310和第二输出端口320的功率分配比为1:1.25；当第一输入信号的信号频率为960MHz时，第一输出端口310和第二输出端口320的功率分配比为1:18。其中，在不同信号频率下的不同功分比可以根据需要进行调整。第二功分器120与第一功分器110的结构原理和用途相同，此处不再一一赘述。

第一合路器130和第二合路器140为同款合路器，均为威尔金森合路器，威尔金森合路器均为3dB一分二等分功分器，本申请实施例将其作为合路器使用，威尔金森合路器通过隔离电阻可以实现良好的端口隔离效果。第一合路器130的第三输入端口230连接第一输入端口210，并用于接收第一功分信号，第一合路器130的第四输入端口240连接第三输出端口330，并用于接收第二功分器120输出的第三功分信号，第一合路器130将第一功分信号和第三功分信号进行合路后生成第一输出信号，并通过第五输出端口350输出至第一振子上。第二合路器140与第一合路器130的结构原理和用途相同，此处不再一一赘述。

上述振子馈电装置中，通过在振子馈电装置中分别设置两个可变功分比功分器和两个威尔金森合路器，可变功分比功分器使得天线中的振子在不同的信号频率下实现不同的功分比，从而达到收敛波宽的目的，威尔金森合路器则可以实现良好的端口隔离，使得最终构成的天线的隔离度较好。

在一个实施例中，如图2和图3所示，可变功分比功分器包括：第一介质板410、第一线路层420和第一地层430，第一介质板410的一侧面设置有第一线路层420，第一介质板410的另一侧面设置有第一地层430。具体的，本申请实施例的可变功分比功分器为PCB空气微带线功分器。第一线路层420设置在第一介质板410的一侧面，第一线路层420包括一个输入线路和两个输出线路，输入线路设置为“L”字型，输出线路分别设置为“I”字型和“U”字型。第一介质板410的另一侧面设置有第一地层430，第一地层430上穿设有一个输入端口(第一输入端口210、第二输入端口220)和两个输出端口(第一输出端口310和第二输出端口320、第三输出端口330和第四输出端口340)。

在一个实施例中，如图4和图5所示，威尔金森合路器包括：第二介质板510、第二线路层520和第二地层530，第二介质层板的一侧面设置有第二线路层520，第二介质层板的另一侧面设置有第二地层530。具体的，本申请实施例的威尔金森合路器为PCB空气微带线合路器。

在一个实施例中，如图4所示，威尔金森合路器还包括：第一电阻器540和第二电阻器550，第二线路层520包括：第一输入线路521和第二输入线路522，第一输入线路521通过第一电阻器540连接第二输入线路522，第一输入线路521还通过第二电阻器550连接第二输入线路522，第一电阻器540和第二电阻器550并联。具体的，本实施例的第一输入线路521和第二输入线路522为轴对称设置，第一电阻器540和第二电阻器550设置在第一输入线路521和第二输入线路522的对称轴上。第一电阻器540的一端连接第一输入线路521，第一电阻器540的另一端连接第二输入线路522，第二电阻器550的一端连接第一输入线路521，第二电阻器550的另一端连接第二输入线路522，且第一电阻器540和第二电阻器550为并联。第一电阻器540和第二电阻器550的阻抗可以根据威尔金森合路器的实际结构进行调整，以获得更优的端口隔离度。在一些其他实施例中，也可以仅设置一个电阻器。

在一个实施例中，第一介质板410和第二介质板510相同，第一地层430和第二地层530相同。具体的，本实施例中可变功分比功分器和威尔金森合路器设置在同一块PCB空气微带电路上，可以提高振子馈电装置的集成度，进一步减小天线的体积。

在一个实施例中，参照图6，可变功分比功分器的功分比随着信号频率线性变化。具体的，图6为可变功分比功分器的两个输出端口的功分分配随着信号频率变化的仿真图，其在690MHz至960MHz之间为线性变化。例如，在信号频率为690MHz时，两个输出端口的功率分配比为1:1.25；在信号频率为960MHz时，两个输出端口的功率分配比为1:18。

在一个实施例中，第三输入端口230通过第一导线连接第一输出端口310，第四输入端口240通过第二导线连接第三输出端口330，第五输入端口250通过第三导线连接第二输出端口320，第六输入端口260通过第四导线连接第四输出端口340。具体的，在本实施例中，可变功分比功分器和威尔金森合路器分别为两个独立设置的PCB空气微带部件，此时，需要使用导线将可变功分比功分器的输出端口和威尔金森合路器的输入端口连接，以传输功分信号。

在一个实施例中，如图7所示，本申请还提出一种通信天线，包括：馈电模块600和辐射模块700，馈电模块600用于输出第一输出信号和第二输出信号，馈电模块600包括上述实施例中的振子馈电装置，辐射模块700包括反射板710、第一振子和第二振子，第一振子和第二振子设置在反射板710上，第一振子连接第五输出端口350并用于接收第一输出信号，第二振子连接第六输出端口360并用于接收第二输出信号。具体的，馈电模块600的第五输出端口350和第六输出端口360分别连接第一振子和第二振子，并用于分别输出第一输出信号和第二输出信号，第一振子和第二振子为宽频辐射振子，用于将第一输出信号和第二输出信号以无线的形式发送。

上述通信天线中，通过在振子馈电装置中分别设置两个可变功分比功分器和两个威尔金森合路器，可变功分比功分器使得天线中的振子在不同的信号频率下实现不同的功分比，从而达到收敛波宽的目的，威尔金森合路器则可以实现良好的端口隔离，使得最终构成的天线的隔离度较好。且辐射模块700中的两个振子之间无相位差，应用在多端口基站天线时，水平面波宽收敛且无偏斜。

在一个实施例中，第一振子720通过同轴电缆连接第五输出端口350，第二振子730通过同轴电缆连接第六输出端口360。同轴电缆是一种传输线，用于传输低损耗的高频电信号。

在一个实施例中，如图8所示，本申请还提出一种基站天线，包括若干工作频率各不相同的天线单元810，每一天线单元810均包括上述实施例中的通信天线。具体的，本申请的基站天线包括若干个天线单元810，且每一个天线单元810均包括上述实施例中的通信天线。如图8中的基站天线包括第一天线单元至第N天线单元。通过设置可变功分比功分器和威尔金森合路器的具体结构，可以得到工作频率不同的天线单元810，从而得到超宽频多端口基站天线。

上述基站天线中，通过在振子馈电装置中分别设置两个可变功分比功分器和两个威尔金森合路器，可变功分比功分器使得天线中的振子在不同的信号频率下实现不同的功分比，从而达到收敛波宽的目的，威尔金森合路器则可以实现良好的端口隔离，使得最终构成的天线的隔离度较好，应用在多端口基站天线时，水平面波宽收敛且无偏斜。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“其中一个实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

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，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种振子馈电装置，其特征在于，包括：

第一功分器，所述第一功分器包括第一输入端口、第一输出端口和第二输出端口，所述第一输入端口用于接收第一输入信号；

第二功分器，所述第二功分器包括第二输入端口、第三输出端口和第四输出端口，所述第二输入端口用于接收第二输入信号；

第一合路器，所述第一合路器包括第三输入端口、第四输入端口和第五输出端口，所述第三输入端口连接所述第一输出端口，所述第四输入端口连接所述第三输出端口，所述第五输出端口用于连接第一振子；

第二合路器，所述第二合路器包括第五输入端口、第六输入端口和第六输出端口，所述第五输入端口连接所述第二输出端口，所述第六输入端口连接所述第四输出端口，所述第六输出端口用于连接第二振子；

其中，所述第一功分器和所述第二功分器均为可变功分比功分器，所述第一合路器和所述第二合路器均为威尔金森合路器。

2.根据权利要求1所述的振子馈电装置，其特征在于，所述可变功分比功分器包括：第一介质板、第一线路层和第一地层，所述第一介质板的一侧面设置有所述第一线路层，所述第一介质板的另一侧面设置有所述第一地层。

3.根据权利要求2所述的振子馈电装置，其特征在于，所述威尔金森合路器包括：第二介质板、第二线路层和第二地层，所述第二介质层板的一侧面设置有所述第二线路层，所述第二介质层板的另一侧面设置有所述第二地层。

4.根据权利要求3所述的振子馈电装置，其特征在于，所述威尔金森合路器还包括：第一电阻器和第二电阻器，所述第二线路层包括：第一输入线路和第二输入线路，所述第一输入线路通过所述第一电阻器连接所述第二输入线路，所述第一输入线路还通过所述第二电阻器连接所述第二输入线路，所述第一电阻器和所述第二电阻器并联。

5.根据权利要求3所述的振子馈电装置，其特征在于，所述第一介质板和所述第二介质板相同，所述第一地层和所述第二地层相同。

6.根据权利要求1所述的振子馈电装置，其特征在于，所述可变功分比功分器的功分比随着信号频率线性变化。

7.根据权利要求1所述的振子馈电装置，其特征在于，所述第三输入端口通过第一导线连接所述第一输出端口，所述第四输入端口通过第二导线连接所述第三输出端口，所述第五输入端口通过第三导线连接所述第二输出端口，所述第六输入端口通过第四导线连接所述第四输出端口。

8.一种通信天线，其特征在于，包括：

馈电模块，所述馈电模块用于输出第一输出信号和第二输出信号，所述馈电模块包括权利要求1至7任一项所述的振子馈电装置；

辐射模块，所述辐射模块包括反射板、第一振子和第二振子，所述第一振子和所述第二振子设置在所述反射板上，所述第一振子连接第五输出端口并用于接收所述第一输出信号，所述第二振子连接第六输出端口并用于接收所述第二输出信号。

9.根据权利要求8所述的通信天线，其特征在于，所述第一振子通过同轴电缆连接所述第五输出端口，所述第二振子通过同轴电缆连接所述第六输出端口。

10.一种基站天线，其特征在于，包括若干工作频率各不相同的天线单元，每一所述天线单元均包括权利要求8或9所述的通信天线。

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