CN202474199U - 一种基站天线辐射振子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基站天线辐射振子，用以保证天线尺寸较小的同时，提高天线增益，该基站天线辐射振子包括反射板(10)，辐射单元(20)，寄生单元(30)和支撑柱(40)，其中：所述反射板(10)，用于支撑所述辐射单元(20)，并反射电磁波；所述支撑柱(40)位于所述辐射单元(20)和所述寄生单元(30)之间，用于将所述寄生单元(30)固定于所述辐射单元(20)的正上方；所述寄生单元(30)，用于利用与所述辐射单元(20)之间的近场耦合作用产生感应电流。

Description

一种基站天线辐射振子

技术领域

本实用新型涉及无线技术领域，尤其涉及一种基站天线辐射振子。

背景技术

现有基站天线的基本辐射单元多由同轴线直接馈电给紫铜制成的U型振子，其结构如图1所示。该U型振子1由两个对称的左辐射臂2、右辐射臂3和支撑结构4组成，用同轴线5组成馈电。同轴线5的外导体6与对称振子的右辐射臂3在焊接点9处焊接，并与支撑结构4在焊接点8处焊接；同轴线5的内导体7与连接片10焊接，连接片10与对称振子的左辐射臂2在焊接点11处相连。整个U型振子1用铆钉12固定在U型接地板13上。

随着我国自主创新的TD-SCDMA系统技术的发展及应用，作为TD-SCDMA系统核心技术之一的智能天线技术也日趋成熟。然而，随着未来网络发展的需要，尤其是TD-LTE系统的建设需求，如何方便基站选址、节约站址安装空间、降低工程施工难度以及减少基站建设成本，成为运营商在3G网络基站建设中面临的首要问题，基站天线及基站设备小型化是必然要求。

与传统GSM、CDMA等2G系统基站天线相比，TD-SCDMA天线(以下简称TD天线)由于内含4列双极化天线其体积和重量较大，实际施工比较困难，主要表现为：

1.天线迎风面积大，导致风载荷增加，安全等级下降；

2.天线体积大，公众有抵触情绪，寻址难度增加；

3.天线体积、重量大，导致下倾角调节难点加大。

为了减小天线尺寸，现有技术中通过减少振子方式来实现，但是TD天线的性能与天线体积密切相关，减少振子必然使天线增益下降，影响天线的性能，从而，为了保证天线的性能，如何增加单个振子的天线增益成为现有技术中亟待解决的技术问题之一。

实用新型内容

本实用新型提供一种基站天线辐射振子，用以在保证天线尺寸较小的同时，提高天线增益。

本实用新型提供一种基站天线辐射振子，包括反射板10，辐射单元20，寄生单元30和支承柱40，其中：

所述反射板10，用于支撑所述辐射单元20，并反射电磁波；

所述支撑柱40位于所述辐射单元20和所述寄生单元30之间，用于将所述寄生单元30固定于所述辐射单元20的正上方；

所述寄生单元30，用于利用与所述辐射单元20之间的近场耦合作用产生感应电流。

本实用新型提供的基站天线辐射振子，寄生单元利用与辐射单元之间近场耦合作用产生的感应电流，对辐射单元有阻抗匹配作用，同时对辐射单元的方向图有引向聚焦作用，减小波束宽度，提高扇区功率比，从而增强了辐射振子的方向性，提升了辐射振子增益，且由于辐射振子结构简单，从而保证了辐射振子尺寸较小。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中，U型振子的结构示意图；

图2本实用新型实施例中，基站天线辐射振子装配示意图；

图3为本实用新型实施例中，辐射片的俯视示意图；

图4a为本实用新型实施例中，引向片的第一种俯视示意图；

图4b为本实用新型实施例中，引向片的第二种俯视示意图；

图4c为本实用新型实施例中，引向片的第三种俯视示意图；

图4d为本实用新型实施例中，引向片的第四种俯视示意图；

图4e为本实用新型实施例中，引向片的第五种俯视示意图；

图4f为本实用新型实施例中，引向片的第六种俯视示意图；

图5为本实用新型实施例中，基站天线辐射振子的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中，基站天线辐射振子的侧视剖视图。

具体实施方式

为了提升单个辐射振子的增益，以达到提高天线性能的目的，本实用新型提供了一种基站天线辐射振子。

以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，并且在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在辐射振子数量相同的情况下，提高单元振子增益可提升阵列增益，从而能够提高天线性能。基于该原理，本实用新型提供了一种基站天线振子，包括反射板10，辐射单元20，寄生单元30和支承柱40，其中：

反射板10，用于支撑辐射单元20，并反射电磁波；

支撑柱40位于辐射单元20和寄生单元30之间，用于将寄生单元30固定于辐射单元20的正上方；

寄生单元30，用于利用与辐射单元20之间的近场耦合作用产生感应电流。

其中，辐射单元20固定于反射板10上，具体实施时，辐射单元20可以通过固定底座50固定于反射板10上。具体的，如图2所示，为本实用新型提供的基站天线辐射振子的装配示意图，其中：

辐射单元20包括：馈电装置和主辐射体，馈电装置用于对主辐射体进行馈电激励，产生辐射。其中：

馈电装置，包括激励金属片2011和支撑体2012，支撑体2012通过固定底座50固定于反射板10上，激励金属片2011置于支撑体2012内部，且与支撑体2012隔离；该激励金属片2011一端断开，另一端向下穿过反射板10，与位于反射板10背面的馈电网络相连接；主辐射体包括多个辐射片2021，多个辐射片2021两两对称且正交分布于支撑体2012上。

寄生单元30，包括多个引向片301、介质基板302，多个引向片301附着于介质基板302上，两两对称且正交分布。

较佳地，辐射单元20包括的辐射片2021的数量与寄生单元包含的引向片301的数量相同，多个引向片301与多个辐射片2021在垂直方向上一一对应，更佳地，辐射单元20包括的辐射片的数量与寄生单元包括的引向片可以为四个。为了便于描述，以下以辐射单元20包括四个辐射片和寄生单元30包括四个引向片为例进行说明。

具体实施时，反射板10可以为金属板，用于固定辐射单元20，同时起到电磁波的反射作用，其厚度相对于工作波长可以忽略不计。

具体实施时，支撑体2012通过固定底座50固定在反射板10上，形成直流短路。较佳地，支撑体2012呈中空的半长方体型形状，各辐射片2021分别与支撑体2012一体化压铸成型且成90°夹角，支撑体2012壁厚可以但不限于为1.5mm，邻壁之间留有预设宽度的缝隙，例如，该预设宽度可以为3mm。

较佳地，激励金属片2011包括第一激励金属片20111和第二激励金属片20112，第一激励金属片20111和第二激励金属片20112可以设计为“n”型，二者交叉内置于支撑体2012内，且与支撑体2012隔离，即不与支撑体2012和辐射片2021电连接，激励金属片的一端断开，以起到耦合作用，另一端向下穿过反射板10，与位于反射板10背面的馈电网络相连接，支撑体2012同时构成平衡巴仑，第一激励金属片20111和第二激励金属片20112分别与支撑体2012构成一对传输线，共同组成本实用新型实施例的平衡馈电装置，第一激励金属片20111和第二激励金属片20112通过上绝缘块2013和下绝缘块2014隔离，同时上绝缘块2013和下绝缘块2014起到固定作用，这样，上绝缘块2013、下绝缘块2014、第一激励金属片20111、第二激励金属片20112内置于支撑体2012内，组成一个完整的馈电装置。特别地，支撑体2012的电介质材料可以但不限于为铜，或者铝，或者铝合金，或者锌合金，或者镁合金等，激励金属片2011可以为金属良导体。

具体实施时，主辐射体可以由四个辐射片2021组成，各辐射片2021分别与支撑体2012一体化压铸成型且成90°夹角，该四个辐射片2021两两对称，且正交分布，形成两对正交的对称辐射组合。更佳地，为了减轻辐射振子的重量，辐射片2021为镂空结构，外轮廓呈弧形或者多边形，且朝向外侧的边长度为第一预设值，且两个辐射片2021之间的间隙小于第二预设值。具体实施时，如图3所示，辐射片2021外轮廓可以设计为90°扇形形状，扇形朝向外侧的两个边a、b长度约为1/4波长，这样，每两个对称的辐射片2021组成一个半波振子，两个半波振子以正交的方式放置，四个辐射片2021两两对称且正交分布，相邻的辐射片2021之间的间隙c小于0.1波长。其中，辐射片2021的电介质材料可以但不限于为铜、铝、铝合金、锌合金、镁合金等。

具体实施中，如图4a所示寄生单元30可以由四个引向片301附着于介质基板302上，四个引向片301相互独立，两两对称且正交分布，较佳地，四个引向片301的外轮廓呈方形，且朝向外侧的两个边长度为第三预设值，以及相邻引向片301之间的间隙小于第四预设值，特别地，相邻引向片301之间的间隙与相邻辐射片2021之间的间隙成一定的特殊比例，较佳地，其值可以为2∶1。

具体实施时，寄生单元30可以位于辐射单元20的正上方约0.5个波长高度。引向片301是附着于介质基板302上的铜箔，也可以是铜、铝等金属片。

如图4a所示，引向片301的外轮廓可以呈方形，方形朝向外侧的两个边e、f长度约为1/4波长，相邻引向片之间的间隙d小于0.1个波长。

需要说明的是，本实用新型实施例中，引向片301既可以是实体，也可以是镂空的，且对引向片301的形状及其外轮廓不做限定，分别如图4b、图4c、图4d、图4e、图4f所示，为引向片301的其它可能的设计方案。

如图5所示，为基站天线辐射振子的结构示意图，以及如图6所示，为基站天线辐射振子的侧视剖视图，其结构与图2中基站天线辐射振子的结构相同，这里不再赘述。

本实用新型实施例中，提供一个宽带双极化天线振子的实测示例，采用铝合金反射板，厚度约为1.5mm，长宽约为150mm×80mm，支撑体的高度约为30mm，扇形辐射片的边长、宽约为30mm，引向片边长、宽约为30mm，寄生单元与辐射单元之间的高度分别取33mm、48mm和63mm。将此振子置于微波暗室内进行实测，所得到的增益如表1所示：

表1

本实用新型提供的基站天线辐射振子，寄生单元利用与辐射单元之间近场耦合作用产生的感应电流，对辐射单元有阻抗匹配作用，同时对辐射单元的方向图有引向聚焦作用，减小波束宽度，提高扇区功率比，从而增强了辐射振子的方向性，提升了辐射振子增益，且由于辐射振子结构简单，从而保证了辐射振子尺寸较小。至此，本实用新型实现了在减小天线尺寸的同时，保证了天线增益的目的，改善了移动通信网络覆盖效果。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基站天线辐射振子，其特征在于，包括反射板(10)，辐射单元(20)，寄生单元(30)和支撑柱(40)，其中：

所述反射板(10)，用于支撑所述辐射单元(20)，并反射电磁波；

所述支撑柱(40)位于所述辐射单元(20)和所述寄生单元(30)之间，用于将所述寄生单元(30)固定于所述辐射单元(20)的正上方；

所述寄生单元(30)，用于利用与所述辐射单元(20)之间的近场耦合作用产生感应电流。

2.如权利要求1所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述辐射单元(20)，包括馈电装置和主辐射体，所述馈电装置用于对所述主辐射体进行馈电激励，产生辐射，其中：

所述馈电装置，包括激励金属片(2011)和支撑体(2012)，所述支撑体(2012)固定于所述反射板(10)上，所述激励金属片(2011)置于所述支撑体(2012)内部，且与所述支撑体(2012)隔离；所述激励金属片(2011)一端断开，另一端向下穿过所述反射板(10)，与位于反射板(10)背面的馈电网络相连接；

所述主辐射体，包括多个辐射片(2021)，所述多个辐射片(2021)两两对称且正交分布于所述支撑体(2012)上。

3.如权利要求2所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述支撑体(2012)呈中空的半长方体型形状，且邻壁之间留有预设宽度的缝隙，各辐射片(2021)分别与所述支撑体(2012)一体化压铸成型且成90°夹角。

4.如权利要求2所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述激励金属片(2011)外形呈“n”型，包括第一激励金属片(20111)和第二激励金属片(20112)，二者交叉置于所述支撑体(2012)内，且分别通过上绝缘块(2013)和下绝缘块(2014)隔离。

5.如权利要求2所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述辐射片(2021)为镂空结构，外轮廓呈弧形或者多边形，且朝向外侧的边长度为第一预设值，且两个辐射片之间的间隙小于第二预设值。

6.如权利要求1～5任一权利要求所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述寄生单元(30)包括多个引向片(301)、介质基板(302)，其中：

所述多个引向片(301)附着于所述介质基板(302)上，两两对称且正交分布。

7.如权利要求6所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述引向片(301)的外轮廓呈方形，且朝向外侧的两个边长度为第三预设值，以及相邻引向片之间的间隙小于第四预设值。

8.如权利要求6所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述辐射片(2021)的数量与所述引向片(301)的数量相同，以及所述多个引向片(301)与所述主辐射体的多个辐射片(2021)在垂直方向上一一对应。

9.如权利要求8所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述主辐射体包括四个辐射片(2021)；以及所述寄生单元(30)包括四个引向片(301)。

10.如权利要求1所述的基站天线辐射振子，其特征在于，所述寄生单元(30)位于所述辐射单元(20)正上方0.5个波长高度。

Images