CN117438788A - 用于基站天线的辐射元件和基站天线 - Google Patents

用于基站天线的辐射元件和基站天线 Download PDF

Info

Publication number
CN117438788A
CN117438788A CN202210816617.5A CN202210816617A CN117438788A CN 117438788 A CN117438788 A CN 117438788A CN 202210816617 A CN202210816617 A CN 202210816617A CN 117438788 A CN117438788 A CN 117438788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiating element
amc
radiator
base station
feed rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210816617.5A
Other languages
English (en)
Inventor
郭鹏斐
陈长富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commscope Technologies LLC
Original Assignee
Commscope Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commscope Technologies LLC filed Critical Commscope Technologies LLC
Priority to CN202210816617.5A priority Critical patent/CN117438788A/zh
Priority to PCT/US2023/070009 priority patent/WO2024015826A1/en
Publication of CN117438788A publication Critical patent/CN117438788A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H01Q21/26—Turnstile or like antennas comprising arrangements of three or more elongated elements disposed radially and symmetrically in a horizontal plane about a common centre

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本公开涉及用于基站天线的辐射元件，包括：馈电杆；被安装在馈电杆上的辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及被安装在所述辐射器下方的人工磁导体AMC结构，所述AMC结构被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，其中，所述AMC结构与所述辐射器底部之间的距离小于所述馈电杆的高度的1/10。本公开还涉及基站天线。

Description

用于基站天线的辐射元件和基站天线
技术领域
本公开涉及通信系统，更具体地，涉及用于基站天线的辐射元件和基站天线。
背景技术
蜂窝通信系统中的每个小区拥有为了向在地理上位于给定小区内的移动用户提供双向无线/射频(RF)通信而配置的一个或多个基站天线。通常使用多个基站天线并且每个基站天线配置成向小区的一个扇区提供服务。在具有常规3扇区配置的蜂窝基站中，每个扇区天线通常被期望具有大约65°的波束宽度(本文中当提及“波束宽度”，除非特别指明，均是指方位角平面(azimuth plane)半功率(-3dB)波束宽度)。
图1是常规的基站60的结构示意图。基站60包括可以安装在凸起结构30上的基站天线50。凸起结构30可以是天线塔。但应当理解，可以使用多种安装位置，包括例如，电线杆、建筑物、水塔等。基站60还包括基站设备，例如基带单元40和无线电设备42。为了简化附图，图1中示出了单个基带单元40和单个无线电设备42。但是应该理解，可以提供多于一个的基带单元40和/或无线电设备42。另外，虽然无线电设备42被示为与凸起结构30的底部处的基带单元40共同定位，但是应当理解，在其他情况下，无线电设备42可以是安装在凸起结构30上的邻近天线的远程无线电头。基带单元40可以从另一个源(例如，回程网络(未示出))接收数据，并且可以处理该数据并向无线电设备42提供数据流。无线电设备42可以生成包括在其中编码的数据的RF信号以及可以放大并将这些RF信号传送到基站天线50，以便通过电缆连接44进行传输。还应该理解，图1的基站60通常可以包括各种其他设备(未示出)，例如电源、备用电池、电源总线、天线接口信号组(AISG)控制器等。
发明内容
本公开的目的之一是提供用于基站天线的辐射元件和基站天线。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于基站天线的辐射元件，包括：馈电杆；被安装在馈电杆上的辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及被安装在所述辐射器下方的人工磁导体AMC结构，所述AMC结构被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，其中，所述AMC结构与所述辐射器底部之间的距离小于所述馈电杆的高度的1/10。
根据本公开的第二方面，提供了一种用于基站天线的辐射元件，包括：馈电杆；以及被安装在馈电杆上的PCB板，所述PCB板包括第一电介质层、第一金属图案层和第二金属图案层，其中，所述第一金属图案层在所述第一电介质层的顶表面上并形成辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及所述第二金属图案层在所述第一电介质层的底表面上并形成第一AMC平面的至少部分，所述第一AMC平面被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，其中，所述PCB板到所述馈电杆底部的距离小于所述工作频带的中心频率所对应的波长的1/8。
根据本公开的第三方面，提供了一种基站天线，包括：反射器；以及如上所述的辐射元件，所述辐射元件的馈电杆的底部被安装在所述反射器上，以使得所述辐射元件从所述反射器朝向所述基站天线的前方延伸。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是常规的基站的结构示意图。
图2A和图2B分别是常规的辐射元件被安装在反射器上时的正视图和侧视图。
图3A和图3B分别是根据本公开实施例的辐射元件被安装在反射器上时的正视图和侧视图。
图4A和图4B分别是根据本公开实施例的辐射元件被安装在反射器上时的正视图和侧视图。
图5A是根据本公开实施例的辐射元件中的AMC平面与反射器的示意图。
图5B是根据本公开实施例的辐射元件中的AMC平面的反射相位随频率变化的曲线图。
图6A至图6F是根据本公开实施例的辐射元件中的AMC平面的正视图。
图7A至图7C是根据本公开实施例的辐射元件中的辐射器和AMC平面的示意性侧视图。
图8A和图8B是根据本公开实施例的辐射元件中的辐射器和AMC平面的示意性侧视图。
图9A是包括图2A和图2B中的常规的辐射元件的基站天线的透视图。
图9B是包括图3A和图3B中的辐射元件的基站天线的透视图。
图9C是包括图4A和图4B中的辐射元件的基站天线的透视图。
图10A和图10B分别是图9A和图9B中的基站天线产生的天线波束的波束宽度随频率变化的图。
图11A和图11B分别是图9A和图9B中的基站天线产生的天线波束的波束指向度随频率变化的图。
注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的若干实施例。然而应当理解的是，本公开可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。
应当理解的是，本文中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开的范围。本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。
在本文中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在本文中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。
在本文中，可能提及了被“耦接”在一起的元件或节点或特征。除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。
在本文中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用语可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用语除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。
在本文中，用语“A或B”包括“A和B”以及“A或B”，而不是排他地仅包括“A”或者仅包括“B”，除非另有特别说明。
在本文中，用语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。
在本文中，用语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。用语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。
另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
图2A和图2B分别是常规的辐射元件被安装在反射器10上时的正视图和侧视图。辐射元件包括馈电杆21和被安装在馈电杆21顶部的辐射器22。馈电杆21包括一对钩状巴伦，每个钩状巴伦在图2B中只有部分可见。馈电杆可以保持和馈送辐射器22，以便辐射器22可以发出辐射元件的工作频带内的电磁辐射。在将辐射元件安装到基站天线时，馈电杆21的与辐射器22相对的端部被安装在反射器10上，以使得当基站天线被安装到凸起结构(例如图1所示的凸起结构30)以便运行时，辐射元件从反射器10向前朝着基站天线的前方延伸(即辐射元件以由辐射元件发出的天线波束的主辐射方向延申)，如图9A所示。需要注意的是，除有特别说明，本公开中描述辐射元件的结构时使用的“顶”、“底”、“上”、“下”、“高”等与空间方位有关的用语，均以图2B、图3B和图4B所示的观察角度为参考。
图2A和图2B所示的辐射元件的工作频带为0.69-0.96GHz，辐射器22与反射器10之间的距离，即馈电杆21的大致高度，约为75mm，该值大致等于该辐射元件的工作频带的中心频率所对应的波长的1/4。由于反射器10通常包括理想电导体(PEC)接地平面，电磁波入射到PEC反射器10时发生180度的相位偏移，从而在入射的电磁波和反射的电磁波之间将会形成180度的相位差。因此，在这种情况下，为了使得辐射器22发出的向前传播的电磁波、与从辐射器22发出时向后传播但被反射器10重定向为向前传播的电磁波能够建设性地合并(即相长干涉)，以获得较佳的增益，辐射器22需要被定位在与PEC反射器10的间隔距离大致为1/4中心波长(工作频带的中心频率所对应的波长)处。
下面结合附图描述根据本公开实施例的辐射元件。为不模糊本公开的主旨，将省略对与上述常规的辐射元件相同或相似的结构和配置的描述。
图3A和图3B分别是根据本公开实施例的辐射元件被安装在反射器10上时的正视图和侧视图。辐射元件包括馈电杆21、被安装在馈电杆21顶部的辐射器22、和被安装在辐射器22下方的人工磁导体(AMC)结构23。辐射器22和AMC结构23之间可以由支撑件支撑已将二者分隔开，该支撑件可以是馈电杆21，也可以是其他的支撑件。
本公开所称“AMC结构”，是指能够与理想电导体PEC共同操作以表现出人工磁导体AMC的特性的结构。在本公开的各实施例中，AMC结构可以包括一个AMC平面或层叠的多个AMC平面。为简便起见，本公开中将重复地排列由金属导体构成的图案单元所形成的周期性表面称为AMC平面。如图5A所示，AMC平面与包括PEC的反射器共同形成了人工磁导体AMC，从而表现出AMC的特性。AMC可以具有多个重复的图案单元、以预设的间隔排列，以在特定的频率处形成谐振，从而使得AMC具有磁导体的特征，在该特定的频率处其反射波相对于入射波并不会产生180度的相位偏移。例如，当在AMC平面上具有与谐振频率相同的频率的电磁波入射的情况下，AMC平面反射电磁波并且反射的电磁波的相位将会与入射的电磁波的相位相同，从而入射电磁波和反射电磁波不仅不会彼此引起相消干涉，而且还会通过相长干涉(constructive interference)对电磁波的辐射产生协同效果。
AMC结构23所包括的一个或多个AMC平面的每个AMC平面中，排列的图案单元的形状无需限定，例如其轮廓可以为圆形形状、多边形形状等。在一些具体的示例中，每个AMC平面所包括的金属图案可以如图6A至图6F所示。图案单元重复的次数(图6A和6B所示的图案单元的重复次数为3次、图6C和6D所示为4次、图6E所示为7次、和图6F所示为6次)也可以根据需要来确定。通常，包括的重复排列的图案单元越多，辐射元件的增益越高。相邻的图案单元之间的间隔可以远比谐振频率所对应的波长短，例如小于或等于谐振频率所对应的波长的十分之一。
可以设计AMC平面中的图案单元的形状和尺寸、相邻的图案单元之间的间隔、图案单元沿其横向和纵向分别周期性重复的个数、以及AMC结构23和反射器10之间的间隔距离等，以使得AMC结构23和反射器10所构成的AMC能够同相地反射辐射元件所发出的电磁辐射。例如，可以使得AMC结构23的谐振频率与辐射元件的工作频带的中心频率基本相同。需要说明的是，本公开所称的同相反射，指的是反射波相对于入射波的相位偏移在-90度到+90度之间。如图5B所示，根据本公开实施例的辐射元件中的AMC结构在反射相位为-90度到+90度之间时对应的辐射元件工作频率的范围为0.56-1.18GHz，能够覆盖图3A和图3B所示的辐射元件的工作频带0.69-0.96GHz。
图6A至图6F是能够被用于形成根据本公开实施例的辐射元件的AMC结构所包括的一个或多个AMC平面的正视图。如图6A至图6F所示，AMC平面中的每个导体图案单元可以包括一个容性元件和与该容性元件串联连接的四个感性元件。四个感性元件中的每个感性元件从四个接合点中的相应接合点连接到该容性元件，这四个接合点均匀分布在该容性元件的外边缘上。四个感性元件中的一个或多个感性元件与相邻图案单元中的相应的容性元件串联连接。感性元件可以包括至少部分地围绕该容性元件的导电迹线。在一些实施例中，感性元件可以包括蛇形导电迹线。具有如此结构的AMC平面，可以在较宽的频带内，例如辐射元件的工作频带0.69-0.96GHz内，实现明显的同相反射效果。
由于AMC结构23被配置为使得辐射元件的工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，辐射元件的辐射器22可以被定位在与反射器10的间隔距离小于1/4中心波长处。图3A和图3B所示的辐射元件的工作频带为0.69-0.96GHz，辐射器22与反射器10之间的距离，即馈电杆21的大致高度，约为30mm，该值小于该辐射元件的工作频带的中心频率所对应的波长的1/4，甚至小于1/8。这使得包括根据本公开实施例的辐射元件的基站天线可以具有更低的剖面，有利于天线的小型化。
此外，在图3A和图3B所示的辐射元件中，AMC结构23与辐射器22之间的距离很小，例如AMC结构23与辐射器22底部之间的距离小于馈电杆21的高度的1/10。在与AMC结构23的表面平行的平面图中，AMC结构23的区域完全覆盖辐射器22的区域，并且AMC结构23的外边缘超过辐射器22的外边缘。为了尽量减少辐射元件的尺寸，AMC结构23的区域只要略大于辐射器22的区域即可。
图4A和图4B分别是根据本公开实施例的辐射元件被安装在反射器10上时的正视图和侧视图。在该实施例中，辐射元件包括馈电杆21和被安装在馈电杆21顶部的PCB板。PCB板包括电介质层24，电介质层24的顶表面上被构造有第一金属图案层以形成辐射器22，电介质层24的底表面上被构造有第二金属图案层以形成AMC平面(由于在电介质层24背面所以未示出)。本实施例相当于将图3A和图3B所示的实施例中的支撑件用PCB板的电介质层24来实现。如图4A和图4B所示的辐射元件，可以利用PCB制造工艺容易地制造。根据本实施例的辐射元件的其余构成与图3A和图3B所示的辐射元件中的相应构成类似，此处不再重复描述。
根据本公开实施例的两个示例辐射元件(分别是图3A/3B所示的辐射元件和图4A/4B所示的辐射元件)的性能与常规的辐射元件(图2A/2B所示的辐射元件)的性能对比如下表所示。可以看出，根据本公开实施例的辐射元件能提供比常规辐射元件更窄的方位角波束宽度、更高的波束指向度和增益。
如上文所述，在一些实施例中，AMC结构23可以包括一个AMC平面(也称“单层AMC结构”)或层叠的多个AMC平面(也称“多层AMC结构”)。在这些实施例中，一个AMC平面或层叠的多个AMC平面中的任一个AMC平面的导体图案的示例可以如图6A至图6F所示。多层AMC结构，相比于单层AMC结构，可以包括更多的图案单元(例如，在如图6A所示的单个MAC平面中包括3*3＝9个导体单元的情况下，则包括层叠的n个AMC平面的AMC结构可以包括n*9个导体单元)，从而可以得到更高增益的辐射元件。在层叠的多个AMC平面中，相邻的两个AMC平面之间的距离可以在0.5mm到3mm之间。
在图7A所示的实施例中，位于辐射器22下方的AMC结构为单层结构，即其仅包括一个AMC平面231。AMC平面231被构造在电介质层24(例如PCB板的电介质基板)的上表面上。应当理解，在其他实施例中，AMC平面231可替换地可以被形成在电介质层24的下表面上。在图7B所示的实施例中，AMC结构为双层结构，即其包括层叠的两个AMC平面231、232。第一层AMC平面231被构造在电介质层24的上表面上，第二层AMC平面232被构造在电介质层24的下表面上。该实施例中的两层结构的AMC结构可以容易地用PCB工艺来实现。在图7C所示的实施例中，AMC结构为三层结构，即其包括层叠的三个AMC平面231、232、233。第一层AMC平面231被构造在第一电介质层24-1的上表面上，第二层AMC平面232被构造在第一电介质层24-1的下表面上、与第二电介质层24-2的上表面接触，第三层AMC平面233被构造在电介质层24-2的下表面上。该实施例中的三层结构的AMC结构可以容易地用多层PCB工艺来实现。
在图8A所示的实施例中，辐射器22形成在电介质层24的上表面上，单层AMC结构，例如AMC平面231被形成在电介质层24的下表面上，如参考图4A和图4B所描述的那样。在图8B所示的实施例中，辐射器22被构造在第一电介质层24-1的上表面上；AMC结构包括双层结构，第一层AMC平面231被构造在第一电介质层24-1的下表面上，第二层AMC平面232被构造在第二电介质层24-2的下表面上，第二电介质层24-2的上表面接触第一层AMC平面231。该实施例中的辐射器22连同两层结构的AMC结构一起可以容易地用多层PCB工艺来实现。
图9B为由多个图3A和图3B所示的实施例中的辐射元件组成的基站天线，图9C为由多个图4A和图4B所示的实施例中的辐射元件组成的基站天线。每个辐射元件的馈电杆的底部被安装在基站天线的反射器上，从而使得辐射元件从反射器朝向基站天线的前方延伸。多个辐射元件被布置成沿基站天线的纵向轴线延伸的一个或多个线性阵列。
图10A至图11B是对图9A中的基站天线(其包括常规的辐射元件)与图9B中的基站天线的性能的仿真结果，其中每个基站天线的反射器的宽度为430mm。图10A至图11B的每个附图中绘制了多条曲线，分别表示相应的基站天线在不同的电子下倾角下的性能。由于图9C中的基站天线的性能与图9B中的基站天线的性能相近，故未图示。图10A和图10B分别是示出了图9A和图9B中的基站天线产生的天线波束的波束宽度随频率变化的图。可以看出，根据本公开实施例的基站天线可以获得更窄的波束宽度，并且具有更好的频率稳定性。图11A和图11B分别是示出了图9A和图9B中的基站天线产生的天线波束的波束指向度随频率变化的图。可以看出，根据本公开实施例的基站天线可以获得更高的波束指向度，并且具有更好的频率稳定性。
另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：
1.一种用于基站天线的辐射元件，包括：
馈电杆；
被安装在馈电杆上的辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及
被安装在所述辐射器下方的人工磁导体AMC结构，所述AMC结构被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，
其中，所述AMC结构与所述辐射器底部之间的距离小于所述馈电杆的高度的1/10。
2.根据1所述的辐射元件，其特征在于，所述馈电杆的长度小于所述工作频带的中心频率所对应的波长的1/8。
3.根据1或2所述的辐射元件，其特征在于，所述AMC结构包括一个AMC平面或层叠的多个AMC平面。
4.根据1或2所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射器形成在PCB板的第一表面上，所述AMC结构形成在所述PCB板的与所述第一表面相对的第二表面上。
5.根据1或2所述的辐射元件，其特征在于，在与所述AMC结构的表面平行的平面图中，所述AMC结构的区域完全覆盖所述辐射器的区域，并且所述AMC结构的外边缘超过所述辐射器的外边缘。
6.根据1所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射元件的工作频带包括0.69-0.96GHz，所述AMC结构包括由重复排列的多个导体单元形成的周期性表面，所述多个导体单元包括3*3至7*7个导体单元。
7.根据1所述的辐射元件，其特征在于，所述AMC结构包括由重复排列的导体单元形成的周期性表面，所述导体单元包括一个容性元件和与所述容性元件串联连接的四个感性元件，所述四个感性元件中的一个或多个感性元件与相邻导体单元中的相应容性元件串联连接。
8.根据7所述的辐射元件，其特征在于，所述四个感性元件中的每个感性元件从四个接合点中的相应接合点连接到所述容性元件，所述四个接合点均匀分布在所述容性元件的外边缘上。
9.根据8所述的辐射元件，其特征在于，所述感性元件包括至少部分地围绕所述容性元件的导电迹线。
10.根据7所述的辐射元件，其特征在于，所述感性元件包括蛇形导电迹线。
11.一种用于基站天线的辐射元件，包括：
馈电杆；以及
被安装在馈电杆上的PCB板，所述PCB板包括第一电介质层、第一金属图案层和第二金属图案层，其中，
所述第一金属图案层在所述第一电介质层的顶表面上并形成辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及
所述第二金属图案层在所述第一电介质层的底表面上并形成第一AMC平面的至少部分，所述第一AMC平面被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，
其中，所述PCB板到所述馈电杆底部的距离小于所述工作频带的中心频率所对应的波长的1/8。
12.根据11所述的辐射元件，其特征在于，所述PCB板还包括第二电介质层和第三金属图案层，所述第二电介质层的顶表面与所述第二金属图案层接触连接，所述第三金属图案层在所述第二电介质层的底表面上并形成第二AMC平面，所述第二AMC平面被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射。
13.根据11所述的辐射元件，其特征在于，在与所述第一AMC平面平行的平面图中，所述第一AMC平面的区域完全覆盖所述辐射器的区域，并且所述第一AMC平面的外边缘超过所述辐射器的外边缘。
14.根据11所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射元件的工作频带包括0.69-0.96GHz，所述第一AMC平面包括由重复排列的多个导体单元形成的周期性表面，所述多个导体单元包括3*3至7*7个导体单元。
15.根据11所述的辐射元件，其特征在于，所述第一AMC平面包括由重复排列的导体单元形成的周期性表面，所述导体单元包括一个容性元件和与所述容性元件串联连接的四个感性元件，所述四个感性元件中的一个或多个感性元件与相邻导体单元中的相应容性元件串联连接。
16.根据15所述的辐射元件，其特征在于，所述四个感性元件中的每个感性元件从四个接合点中的相应接合点连接到所述容性元件，所述四个接合点均匀分布在所述容性元件的外边缘上。
17.根据16所述的辐射元件，其特征在于，所述感性元件包括至少部分地围绕所述容性元件的导电迹线。
18.根据15所述的辐射元件，其特征在于，所述感性元件包括蛇形导电迹线。
19.一种基站天线，包括：
反射器；以及
根据1至18中任一项所述的辐射元件，所述辐射元件的馈电杆的底部被安装在所述反射器上，以使得所述辐射元件从所述反射器朝向所述基站天线的前方延伸。
20.根据19所述的基站天线，其特征在于，所述反射器包括理想电导体接地平面。
21.根据19所述的基站天线，其特征在于，所述基站天线包括多个根据1至18中任一项所述的辐射元件，多个所述辐射元件被布置成沿所述基站天线的纵向轴线延伸的一个或多个线性阵列。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于基站天线的辐射元件，包括：
馈电杆；
被安装在馈电杆上的辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及
被安装在所述辐射器下方的人工磁导体AMC结构，所述AMC结构被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，
其中，所述AMC结构与所述辐射器底部之间的距离小于所述馈电杆的高度的1/10。
2.根据权利要求1所述的辐射元件，其特征在于，所述馈电杆的长度小于所述工作频带的中心频率所对应的波长的1/8。
3.根据权利要求1或2所述的辐射元件，其特征在于，所述AMC结构包括一个AMC平面或层叠的多个AMC平面。
4.根据权利要求1或2所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射器形成在PCB板的第一表面上，所述AMC结构形成在所述PCB板的与所述第一表面相对的第二表面上。
5.根据权利要求1或2所述的辐射元件，其特征在于，在与所述AMC结构的表面平行的平面图中，所述AMC结构的区域完全覆盖所述辐射器的区域，并且所述AMC结构的外边缘超过所述辐射器的外边缘。
6.根据权利要求1所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射元件的工作频带包括0.69-0.96GHz，所述AMC结构包括由重复排列的多个导体单元形成的周期性表面，所述多个导体单元包括3*3至7*7个导体单元。
7.根据权利要求1所述的辐射元件，其特征在于，所述AMC结构包括由重复排列的导体单元形成的周期性表面，所述导体单元包括一个容性元件和与所述容性元件串联连接的四个感性元件，所述四个感性元件中的一个或多个感性元件与相邻导体单元中的相应容性元件串联连接。
8.根据权利要求7所述的辐射元件，其特征在于，所述四个感性元件中的每个感性元件从四个接合点中的相应接合点连接到所述容性元件，所述四个接合点均匀分布在所述容性元件的外边缘上。
9.一种用于基站天线的辐射元件，包括：
馈电杆；以及
被安装在馈电杆上的PCB板，所述PCB板包括第一电介质层、第一金属图案层和第二金属图案层，其中，
所述第一金属图案层在所述第一电介质层的顶表面上并形成辐射器，所述辐射器被配置为发出所述辐射元件的工作频带内的电磁辐射；以及
所述第二金属图案层在所述第一电介质层的底表面上并形成第一AMC平面的至少部分，所述第一AMC平面被配置为使得所述工作频带内的电磁辐射能够被同相反射，
其中，所述PCB板到所述馈电杆底部的距离小于所述工作频带的中心频率所对应的波长的1/8。
10.一种基站天线，包括：
反射器；以及
根据权利要求1至9中任一项所述的辐射元件，所述辐射元件的馈电杆的底部被安装在所述反射器上，以使得所述辐射元件从所述反射器朝向所述基站天线的前方延伸。
CN202210816617.5A 2022-07-12 2022-07-12 用于基站天线的辐射元件和基站天线 Pending CN117438788A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210816617.5A CN117438788A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 用于基站天线的辐射元件和基站天线
PCT/US2023/070009 WO2024015826A1 (en) 2022-07-12 2023-07-12 Radiating element for base station antenna and base station antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210816617.5A CN117438788A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 用于基站天线的辐射元件和基站天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117438788A true CN117438788A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89537436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210816617.5A Pending CN117438788A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 用于基站天线的辐射元件和基站天线

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117438788A (zh)
WO (1) WO2024015826A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103779658B (zh) * 2013-11-22 2016-08-24 佛山市安捷信通讯设备有限公司 低剖面多频段双极化天线
KR101766216B1 (ko) * 2016-02-05 2017-08-09 한국과학기술원 인공 자기 도체를 이용한 배열 안테나
CN108346859A (zh) * 2018-02-01 2018-07-31 东南大学 一种采用人工磁导体的小型宽带圆极化微带天线
CN110970722A (zh) * 2019-12-20 2020-04-07 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种应用于5g毫米波无线通信的低剖面宽带贴片天线结构
CN113471716B (zh) * 2021-09-06 2022-01-11 华南理工大学 全息天线、控制方法、计算机设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024015826A1 (en) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11831083B2 (en) Compact wideband dual-polarized radiating elements for base station antenna applications
EP3841637B1 (en) Antennas including multi-resonance cross-dipole radiating elements and related radiating elements
US11575197B2 (en) Multi-band antenna having passive radiation-filtering elements therein
JPWO2008050441A1 (ja) アンテナ装置
US11955738B2 (en) Antenna
WO2021194832A1 (en) Radiating elements having angled feed stalks and base station antennas including same
US20230017375A1 (en) Radiating element, antenna assembly and base station antenna
US6486847B1 (en) Monopole antenna
CN108598699B (zh) 垂直极化全波振子阵列天线以及定向辐射天线
CN102377016A (zh) 高增益回圈阵列天线系统及具有该系统的电子装置
US11695197B2 (en) Radiating element, antenna assembly and base station antenna
US11374331B1 (en) Base station antenna including Fabrey-Perot cavities
CN107546478B (zh) 采用特殊方向图阵元的宽角扫描相控阵天线及设计方法
Tarn et al. A novel pattern diversity reflector antenna using reconfigurable frequency selective reflectors
JP4077379B2 (ja) アンテナ装置
JP3045868B2 (ja) 反射板付プリントアンテナ
CN117438788A (zh) 用于基站天线的辐射元件和基站天线
CN112054311B (zh) 一种平面型和低剖面型准八木方向图可重构5g天线
CN212182536U (zh) 多频带天线
JP2014045278A (ja) 周波数共用指向性アンテナ
CN210111028U (zh) 基站天线
CN210692768U (zh) 基站天线和多频带基站天线
CN220710618U (zh) 盒式偶极子辐射元件和多频带天线
KR102293354B1 (ko) 이동통신 서비스용 옴니 안테나
CN212485546U (zh) 辐射元件、天线组件和基站天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication