CN117525834A - 低频辐射单元、天线及基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低频辐射单元、天线及基站，所述低频辐射单元包括以极化正交设置的两对辐射臂，所述辐射臂由外至内包括辐射外环与透波内环，所述辐射外环在其环形路径设置有多对开路线，每对开路线包括两个相平行的开路线，所述开路线自辐射外环的本体向该辐射外环所包围的区域内侧延伸设置。本发明的低频辐射单元可透过高频信号与中频信号，使得低频辐射单元便于同时与高频辐射单元和中频辐射单元共阵设置，以便于将低频辐射单元、中频辐射单元及高频辐射单元集成于同一天线上，便于天线的小型化，降低天线的成本。

Description

低频辐射单元、天线及基站

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种低频辐射单元、配置了所述低频辐射单元的天线以及配置了所述天线的基站。

背景技术

移动通信主要包含低频(698-960MHz)、中频(1710-2690MHz)和高频(3400-3800MHz)三个主要频段，包含这几个频段的天线能满足大部分场景的覆盖需求。为了解决天面资源紧张、建站成本高等问题，将多个频段的天线共口径设置成为基站天线的发展方向。当不同频段天线共口径放置时，不同频段的辐射单元间存在互耦，会相互影响导致方向图或电路性能恶化。

其中，因低频辐射单元尺寸较大，会对其它频段的天线造成遮挡，当其它频段的电磁波照射在低频辐射单元上时，会在低频辐射单元上产生感应电流，二次辐射后的散射方向图会与原有方向图叠加，从而造成中频或高频方向图畸变。

业内的解决方案是将低频辐射单元设计成具有透波效果的辐射单元，使其能通过特定频段的电磁波，但现有的低频辐射单元往往只能通过频段很窄的电磁波，不能同时通过两个频段，所以基站天线组阵时通常会将中频和高频天线在一块反射板上分开放置，用对中频透波的低频辐射单元与中频辐射单元相组合，用对高频透波的低频辐射单元与高频辐射单元相组合；但该种方式将会增加天线的长度，不利于天线的小型化，且极大的增加了天线的成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题至少之一而提供一种低频辐射单元、天线及基站。

适应本发明的各个目的，本发明采用如下技术方案：

适应本发明的目的之一而提供一种低频辐射单元，包括以极化正交设置的两对辐射臂，所述辐射臂由外至内包括辐射外环与透波内环，所述辐射外环在其环形路径设置有多对开路线，每对开路线包括两个相平行的开路线，所述开路线自辐射外环的本体向该辐射外环所包围的区域内侧延伸设置。

进一步的，所述辐射外环的本体包括多个辐射枝节，该多个辐射枝节依次连接围设形成所述辐射外环，所述开路线设置于对应的辐射枝节上，所述开路线与辐射枝节呈角度设置。

具体的的，所述透波内环的尺寸大小匹配预设的中频带通特性。

进一步的，所述透波内环内设有中心环。

具体的，所述辐射外环上的每对开路线中的两个开路线之间的间距、开路线的长度及开路线与对应的辐射枝节之间的倾角匹配预设的高频带通特性。

进一步的，所述透波内环的结构样式与所述辐射外环的结构样式相同但尺寸比例不同。

进一步的，所述透波内环在其环形路径上设有多个透波环，相邻两个透波环之间通过连接结构电连接。

具体的，所述连接结构包括直连支路，所述相邻两个透波元件通过直连支路直接相连。

具体的，所述连接结构包括第一耦合支路与第二耦合支路，所述第一耦合支路设置于所述相邻两个透波元件中的其中一个透波元件上，所述第二耦合支路设置于所述相邻两个透波元件中的另一个透波元件上，所述第一耦合支路与所述第二耦合支路相耦合。

具体的，所述连接结构还包括第三耦合支路，所述第三耦合支路设置于第一耦合支路与第二耦合支路的侧部，第三耦合支路分别与第一耦合支路和第二耦合支路相耦合。

进一步的，所述辐射臂设置于介质板上，其中，辐射外环设置于所述介质板的正面，所述透波内环设置于所述介质板的反面。

适应本发明的目的之一而提供一种天线，包括反射板和设置于所述反射板上的低频辐射列、中频辐射列及高频辐射列，所述低频辐射列包括如前一目的任意一项所述低频辐射单元，所述低频辐射列、高频辐射列及低频辐射列相邻设置。

进一步的，所述低频辐射列与所述中频辐射列沿同一轴线嵌套设置，低频辐射单元与中频辐射单元沿所述同一轴线依次交替设置，所述高频辐射列设置于所述低频辐射列的两侧。

适应本发明的目的之一而提供一种基站，所述基站包括如前一目的任意一项所述的天线。

相对于现有技术，本发明具有多方面的优势，包括但不限于：

本发明的低频辐射单元通过调整辐射外环的每对开路线之间的间距、开路线的长短及倾角，使得低频辐射单元具有高频带通特性，且通过调整透波内环的尺寸，使得低频辐射单元具有中频带通特性，由此低频辐射单元对中频与高频具有带通特性，以便于低频辐射单元便于与中频辐射单元和高频辐射单元同时共阵设置，而不会相互影响辐射性能，从而便于天线的小型化，降低天线的成本，以便于大规模的推广应用。

本附加的方面和优点将在下面的描述中部分该处，这些将从下面的描述中变得明显，或者通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的第一实施例的低频辐射单元的结构示意图。

图2为本发明的第二实施例的低频辐射单元的介质板的正面的结构示意图。

图3为本发明的第二实施例的低频辐射单元的介质板的反面的结构示意图。

图4为本发明的第二实施例的低频辐射单元的透波内环的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是实例性的，仅用于解释本发明而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供了一种低频辐射单元，该低频辐射单元可透过高频信号与中频信号，使得低频辐射单元便于同时与高频辐射单元和中频辐射单元共阵设置，以便于将低频辐射单元、中频辐射单元及高频辐射单元集成于同一天线上，降低天线的成本，扩大应用范围。

在本发明的典型实施例中，结合图1，所述低频辐射单元100包括两对辐射臂110，该两对辐射臂110以极化正交的方式设置。

所述辐射臂110包括多个辐射环120，该多个辐射环120按尺寸大小依次嵌套设置，且各个辐射环120互不相连。该多个辐射环120中的至少一个辐射环120上设有多对开路线130，所述多对开路线130沿所述辐射环120的环形路径依次设置，且该多对开路线130均匀设置于所述辐射环120的环形路径上。

称设置有开路线130的辐射环120为开路辐射环140，所述开路辐射环140上设有多对开路线130，所述开路线130设置于所述开路辐射环140的内侧。所述开路辐射环140包括本体141，所述本体141包括多个辐射枝节142，该多个辐射枝节142依次连接，以围设形成所述开路辐射环140。优选的，所述辐射枝节142呈直线形或类直线形，所述开路辐射环140具有四个辐射枝节142，该四个辐射枝节142依次连接，形成矩形状的开路辐射环140。

具体言之，称同一对开路线130的两个开路线分为第一开路线131与第二开路线132，第一开路线131与第二开路线132平行设置，所述第一开路线131与第二开路线132间隔设置，通过调整第一开路线131与第二开路线132之间的间距，以调整所述低频辐射单元100对高频的带通特性，使得所述低频辐射单元100对高频信号具有透波效果，以便于低频辐射单元100与高频辐射单元共阵设置。

所述开路线130的长度与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整开路线130的长度以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。

所述开路辐射环140的辐射枝节142上设有至少一对开路线130，所述开路线130与所在的辐射枝节142呈角度设置，所述开路线130与所述辐射枝节142之间的角度大小与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整开路线130与所在的辐射枝节142之间的角度，以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。优选的，所述开路线130与所在的辐射枝节142呈锐角设置。

由此可知，通过调整开路辐射环140上的每对开路线130的两个开路线之间的间距、开路线130的长度以及开路线130与所在的辐射枝节142之间的倾角，以调整所述低频辐射单元100的高频带通特效，优化低频辐射单元100对高频的透波效果。

在一个实施例中，所述开路辐射环140的每对开路线130均大致朝所述开路辐射环140的中心点方向延伸设置。每个辐射枝节142上设置有两对开路线130，该两对开路线130关于虚设的第一中垂线对称设置，所述第一中垂线与对应的辐射枝节142相垂直。

在第一实施例中，所述辐射臂110包括三个辐射环120，该三个辐射环120自外向内依次为辐射外环121、透波内环122及中心环123，所述透波内环122设置于所述辐射外环121内，所述中心环123设置于所述透波内环122内。

所述辐射外环121为所述开路辐射环140，所述透波内环122也为开路辐射环140，所述辐射外环121的尺寸大于所述透波内环122的尺寸，辐射外环121与透波内环122互不相连。

所述辐射外环121的尺寸大小与所述低频辐射单元100的工作频带相关联，通过调整所述辐射外环121的尺寸大小，以调整低频辐射单元100工作在低频带宽。

所述透波内环122的尺寸大小与所述低频辐射单元100的中频带通特性相关联，也即是说通过调整透波内环122的尺寸大小以调整所述低频辐射单元100的中频带通效果，优化所述低频辐射单元100对中频的透波效果。

所述中心环123设置于所述透波内环122之内，所述中心环123的尺寸小于所述透波内环122的尺寸。所述透波内环122上的多对开路线130朝向所述中心环123的中心延伸设置。

在本实施例中，所述中心环123为圆形，所述中心环123的圆心也为所述辐射外环121和所述透波内环122的中心点。所述中心环123的尺寸大小与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整中心环123的尺寸大小，以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。在另一实施例中，所述中心环123还可为矩形或椭圆形。

在本实施例中，所述低频辐射单元100还包括介质板150，所述辐射外环121、透波内环122及中心环123均设置于介质板150的正面151上。

在另一个实施例中，所述辐射外环121设置于所述介质板150的正面151上，所述透波内环122设置于所述介质板150的反面152上，所述中心环123设置于所述介质板150的正面151或反面152上。

由此可知，第一实施例中的低频辐射单元100同时具有中频带通特性与高频带通特性，使得所述低频辐射单元100便于与中频辐射单元和高频辐射单元共阵设置，而不会影响中频辐射单元与高频辐射单元的辐射性能，优化天线的性能。

在第二实施例中，结合图2至图4，辐射臂110设有辐射外环121与透波内环122，所述辐射外环121为所述的开路辐射环140，所述透波内环122不为开路辐射环140。所述辐射外环121设置于介质板150的正面151，所述透波内环122设置于介质板150的反面152。在所述正面151的投影方向上，所述透波内环122的投影设置于所述辐射外环121的投影之内。

所述辐射外环121的尺寸大小与所述低频辐射单元100的工作频带相关联，通过调整所述辐射外环121的尺寸大小，以调整低频辐射单元100工作在低频段带宽。

结合图4，所述透波内环122在其环形路径上设有多个透波环160，相邻两个透波环160之间通过连接结构，所述连接结构包括直连支路164和耦合结构，通过所述直连支路164直接连接第一透波元件161与第二透波元件162，通过所述耦合结构耦合连接第一透波元件161与第二透波元件162。

所述透波环160的尺寸大小与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整透波环160的尺寸大小以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。

具体言之，称相邻两个透波环160分别为第一透波环161与第二透波环162，第一透波环161与第二透波环162通过直连支路164相连接。第一透波环161的第一延伸枝节1611与第二透波环162的第二延伸枝节1621相邻设置，第一延伸枝节1611与第二延伸枝节1621相对设置，且第一延伸枝节1611与第二延伸枝节1621相平行设置，第一延伸枝节1611与第二延伸枝节1621通过直连支路164相连接，使得第一透波环161与第二透波环162相连接。

在本实施例中，所述直连支路164的长度和/或线宽与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整直连支路164的长度和/或线宽以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。

所述耦合结构包括第一耦合部和第二耦合部，所述第一耦合部与所述第二耦合部均设置于第一透波环161的第一延伸枝节1611和第二透波环162的第二延伸枝节1621之间，使得第一透波环161与第二透波环162相耦合。

具体言之，所述第一延伸枝节1611包括第一端1612和第二端1613，所述第二延伸枝节1621包括第一端1622和第二端1623，所述第一延伸枝节1611的第一端1612和第二延伸枝节1621的第一端1622相邻，且相对设置，第一延伸枝节1611的第一端1612靠近第二延伸枝节1621的第一端1622，而远离第二延伸枝节1621的第二端1623。

所述第一耦合部包括设置于介质板150的反面152上的第一耦合支路171与第二耦合支路172及设置于介质板150的正面151上的第三耦合支路173。所述第一耦合支路171设置于所述第一延伸枝节1611的第一端1612上，且第一耦合支路171自第一延伸枝节1611的第一端1612向所述第二延伸枝节1621的第一端1622延伸设置；所述第二耦合支路172设置于所述第二延伸枝节1621的第一端1622上，且第二耦合支路172自所述第二延伸枝节1621的第一端1622向所述第一延伸枝节1611的第一端1612延伸设置，第一耦合支路171与第二耦合支路172沿第一轴线设置。所述第三耦合支路173也沿所述第一轴线设置，且第三耦合支路173分别与第一耦合支路171和第二耦合支路172相耦合设置，使得第一耦合支路171与第二耦合支路172经第三耦合支路173而相耦合，从而使得第一透波环161和第二透波环162相耦合设置。在所述介质板150的正面151的投影上，所述第三耦合支路173的投影与所述第一耦合支路171的投影和第二耦合支路172的投影相重叠设置，以便于第三耦合支路173分别与第一耦合支路171和第二耦合支路172相耦合。

所述第一耦合部的第一耦合支路171、第二耦合支路172及第三耦合支路173的长度和/或线宽与所述低频辐射单元100的高频带通特性相关联，也即是说通过调整第一耦合部的第一耦合支路171、第二耦合支路172及第三耦合支路173的长度和/或线宽以调整所述低频辐射单元100的高频带通效果，优化所述低频辐射单元100对高频的透波效果。

在本实施例中，所述耦合结构的第二耦合部设置于介质板150的正面151的第四耦合支路174与第五耦合支路175及设置于介质板150的反面152上第六耦合支路176，其中第四耦合支路174设置于第一延伸枝节1611的第二端1613上，第五耦合支路175设置于第二延伸枝节1621的第二端1623上，第六耦合支路176分别与第四耦合支路174和第五耦合支路175相耦合，第四耦合支路174、第五耦合支路175及第六耦合支路176之间的结构关系与第一耦合部的第一耦合支路171、第二耦合支路172及第三耦合支路173之间的结构关系相同，在此为节省篇幅，不再赘述。

所述透波内环122由多个透波环160通过直连支路164与耦合结构依次连接设置，以形成环形结构。在本实施例中，所述透波内环122构成矩形结构。在一个实施例中，所述透波内环122包括四个透波环160，该四个透波环160构成矩形结构的四个角，在相邻两个透波环160之间设置直连支路164与耦合结构，使得四个透波环160和相应的直连支路164及耦合结构共同构成矩形状的透波内环122。

在本实施例中，所述透波内环122的尺寸大小与所述低频辐射单元100的中频带通特性相关联，也即是说通过调整透波内环122的尺寸大小以调整所述低频辐射单元100的中频带通效果，优化所述低频辐射单元100对中频的透波效果。

由此，第二实施例中的低频辐射单元100同时具有中频带通特性与高频带通特性，使得所述低频辐射单元100便于与中频辐射单元和高频辐射单元共阵设置，而不会影响中频辐射单元与高频辐射单元的辐射性能，优化天线的性能。

在本发明的典型实施例中，所述低频辐射单元100还包括一对巴伦(未示出)，所述一对巴伦分别为两对辐射臂110电连接，以为两对辐射臂110馈电。

在一个实施例中，所述辐射臂110印制于介质板150上。

本发明还提供了一种天线，该天线包括反射板和设置于所述反射板上的低频辐射列、中频辐射列及高频辐射列。所述低频辐射列包括上文所述的低频辐射单元，所述中频辐射列包括中频辐射单元，所述高频辐射列包括高频辐射单元。所述低频辐射列、中频辐射列及高频辐射列共阵设置。

具体言之，所述低频辐射列与所述中频辐射列沿同一轴线嵌套设置，其中低频辐射列的低频辐射单元与中频辐射列的中频辐射单元依次交替设置。所述高频辐射列设置于所述低频辐射列的两侧。

所述低频辐射单元的尺寸大于所述中频辐射单元和所述高频辐射单元，使得低频辐射单元将会部分遮蔽或完全遮蔽相邻的中频辐射单元或高频辐射单元，因所述低频辐射单元具有高频带通特性和中频带通特性，使得低频辐射单元与中频辐射单元和高频辐射单元不会相互影响，以便于高频辐射单元、中频辐射单元及低频辐射单元相共阵设置。

本发明还提供了一种基站，所述基站包括上文所述的天线。

综上所述，本发明提供的低频辐射单元通过合理布置结构，使得低频辐射单元具有高频带通特性和中频带通特性，所述低频辐射单元同时和中频辐射单元与高频辐射单元共阵设置，而三者之间不会相互影响辐射性能。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (14)

1.一种低频辐射单元，包括以极化正交设置的两对辐射臂，其特征在于，所述辐射臂由外至内包括辐射外环与透波内环，所述辐射外环在其环形路径设置有多对开路线，每对开路线包括两个相平行的开路线，所述开路线自辐射外环的本体向该辐射外环所包围的区域内侧延伸设置。

2.如权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射外环的本体包括多个辐射枝节，该多个辐射枝节依次连接围设形成所述辐射外环，所述开路线设置于对应的辐射枝节上，所述开路线与辐射枝节呈角度设置。

3.如权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述透波内环的尺寸大小匹配预设的中频带通特性。

4.如权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述透波内环内设有中心环。

5.如权利要求5所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射外环上的每对开路线中的两个开路线之间的间距、开路线的长度及开路线与对应的辐射枝节之间的倾角匹配预设的高频带通特性。

6.如权利要求1至5任意一项所述的低频辐射单元，其特征在于，所述透波内环的结构样式与所述辐射外环的结构样式相同但尺寸比例不同。

7.如权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述透波内环在其环形路径上设有多个透波环，相邻两个透波环之间通过连接结构电连接。

8.如权利要求7所述的低频辐射单元，其特征在于，所述连接结构包括直连支路，所述相邻两个透波元件通过直连支路直接相连。

9.如权利要求7所述的低频辐射单元，其特征在于，所述连接结构包括第一耦合支路与第二耦合支路，所述第一耦合支路设置于所述相邻两个透波元件中的其中一个透波元件上，所述第二耦合支路设置于所述相邻两个透波元件中的另一个透波元件上，所述第一耦合支路与所述第二耦合支路相耦合。

10.如权利要求9所述的低频辐射单元，其特征在于，所述连接结构还包括第三耦合支路，所述第三耦合支路设置于第一耦合支路与第二耦合支路的侧部，第三耦合支路分别与第一耦合支路和第二耦合支路相耦合。

11.如权利要求1至5任意一项或7至10任意一项所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射臂设置于介质板上，其中，辐射外环设置于所述介质板的正面，所述透波内环设置于所述介质板的反面。

12.一种天线，其特征在于，包括反射板和设置于所述反射板上的低频辐射列、中频辐射列及高频辐射列，所述低频辐射列包括如权利要求1至11任意一项所述低频辐射单元，所述低频辐射列、高频辐射列及低频辐射列相邻设置。

13.如权利要求12所述的天线，其特征在于，所述低频辐射列与所述中频辐射列沿同一轴线嵌套设置，低频辐射单元与中频辐射单元沿所述同一轴线依次交替设置，所述高频辐射列设置于所述低频辐射列的两侧。

14.一种基站，其特征在于，所述基站包括如权利要求12或13所述的天线。