CN206225553U - 双极化辐射装置、天线装置及基站系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双极化辐射装置，包括两对正交极化的辐射单元，馈电巴伦包括相对设置的第一巴伦臂及第二巴伦臂，辐射臂包括各以一端相向设置的两个单元臂，第一巴伦臂的一端与第二巴伦臂的一端分别连接于底座，第一巴伦臂的另一端与第二巴伦臂的另一端分别与两个单元臂彼此相向的一端连接；两对正交极化的辐射单元围设形成一嵌套区域，嵌套区域具有一中轴线，第一巴伦臂与第二巴伦臂远离底座的一端较第一巴伦臂与第二巴伦臂连接于底座的另一端更靠近中轴线。两对辐射单元形成的嵌套区域可嵌套至少两个高频辐射单元，相互耦合作用更小，从而解决了多频天线嵌套方案频段间相互影响的问题。还提供一种天线装置及基站系统。

Description

双极化辐射装置、天线装置及基站系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种双极化辐射装置、天线装置及基站系统。

背景技术

随着移动通信网络制式的增多，多种通信制式并存，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，共站共址的系统共体天线逐渐成为运营商建网的首选。因此，多系统共体天线在缩小尺寸的同时提高性能成为技术难题。

根据天线阵列原理，天线的单元间距超过一个波长时，天线会出现大副瓣，导致天线辐射性能下降，因此设计时天线间距不应超过一个波长。为了能够同时兼容2G、3G、4G网络频段的宽频带天线的需求，并且满足小尺寸的要求，采用更多的技术是高低频嵌套布局。常规的2G/3G双频嵌套天线低频频段的波长约为高频频波长的2倍，采用一个低频辐射单元嵌套一个高频辐射单元，两个低频辐射单元之间设置有一个高频辐射单元。

目前，4G LTE工作频段扩展至2700MHz，但是未来5G使用的频段为3.5GHz甚至更高频段，低频频段的波长是高频频段的两倍到4倍，如果还采用上述常规方案，低频或者高频单元间距过大导致低频垂直面方向图出现较高的副瓣，难以实现最优的辐射性能。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的多频嵌套天线互耦大的问题，提供一种结构简单、解决多频嵌套天线互耦大，提升性能的双极化辐射装置、天线装置及基站系统。

一种双极化辐射装置，包括两对正交极化的辐射单元，所述辐射单元包括底座、辐射臂及馈电巴伦，所述馈电巴伦包括相对设置的第一巴伦臂及第二巴伦臂，所述辐射臂包括各以一端相向设置的两个单元臂，所述第一巴伦臂的一端与所述第二巴伦臂的一端分别连接于所述底座，所述第一巴伦臂的另一端与所述第二巴伦臂的另一端分别与所述两个单元臂彼此相向的一端连接；

其中，两对正交极化的所述辐射单元围设形成一嵌套区域，所述嵌套区域具有一中轴线，所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂远离所述底座的一端较所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂连接于所述底座的另一端更靠近所述中轴线。

在其中一实施例中，所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂朝向所述底座所在平面的正投影落入所述底座围设形成的区域内。

在其中一实施例中，所述单元臂包括主体部及连接于所述主体部两侧的弯折部，所述主体部具有作为所述主体部外侧面的水平辐射面，所述弯折部具有作为所述弯折部外侧面，且与所述水平辐射面相连的侧向辐射面，所述第一巴伦臂的一端及所述第二巴伦臂的一端分别与所述两个单元臂的所述主体部彼此相向的一端连接。

在其中一实施例中，所述辐射单元还包括加载组件，所述加载组件包括加载件及绝缘耦合件，所述加载件通过所述绝缘耦合件耦合于所述单元臂的顶部。

在其中一实施例中，所述加载件包括间隔设置的两个子加载件及连接部，两个所述子加载件分别通过所述绝缘耦合件耦合于两个所述单元臂的顶部，所述连接部沿其纵长方向的两端分别连接于两子加载件彼此相背离的两端的一侧。

在其中一实施例中，所述连接部自所述子加载件一侧沿所述单元臂一侧弯折延伸，所述连接部自所述子加载件一侧沿所述单元臂一侧弯折的角度大于等于60度，且小于等于150度。

在其中一实施例中，所述辐射单元还包括连接件，所述连接件沿其纵长方向的两端分别连接于两个所述单元臂彼此相背离的一端的一侧。

在其中一实施例中，所述连接件与两个所述单元臂一体成型。

一种天线装置，包括作为反射器的反射板及至少一个如上述的双极化辐射装置，所述至少一个双极化辐射装置通过所述底座装设于所述反射板，所述天线装置还包括高频辐射单元，所述嵌套区域内嵌套有至少两个所述高频辐射单元。

一种基站系统，包括如上述的天线装置。

上述双极化辐射装置、天线装置及基站系统，相比现有技术中馈电巴伦连接于一个圆环形底座，呈漏斗形闭合结构，且仅能嵌套一个与辐射单元同轴的高频辐射单元，两对辐射单元正交极化排布形成的嵌套区域可嵌套至少两个高频辐射单元，每个高频辐射单元距离馈电巴伦的距离更远，且与辐射臂相邻的面更少。因此相互耦合作用更小，从而解决了多频天线嵌套方案频段间相互影响的问题。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中的双极化辐射装置的结构示意图；

图2为图1所示的双极化辐射装置的辐射单元的分解示意图；

图3为图1所示的双极化辐射装置的辐射单元除去加载组件的结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例中的双极化辐射装置的结构示意图；

图5为本实用新型一实施方式中的天线装置的结构框图；

图6为本实用新型一实施方式中的天线装置的局部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型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对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本实用新型第一实施例中的双极化辐射装置10，用于组成移动通信的基站天线。该双极化辐射装置10包括辐射单元12，该辐射单元12即为一个振子，两个振子为一对，两对振子对称相向设置，且以正交极化的形式布置于反射板(图未示)，从而实现双极化辐射装置10的组装，以发射或接受通信信号。

其中，该辐射单元12包括底座122、辐射臂124及馈电巴伦126，底座122固定于反射板，该馈电巴伦126包括相对设置的第一巴伦臂1262及第二巴伦臂1264，该辐射臂124包括各以一端相向设置的两个单元臂1242。该第一巴伦臂1262底端与第二巴伦臂1264底端分别连接于底座122，该第一巴伦臂1262顶端与第二巴伦臂1264顶端分别与两个单元臂1242彼此相向的一端连接。

两对正交极化的辐射单元12与反射板围设形成一用于嵌套高频辐射单元50(见图6)的嵌套区域(图未标)，该嵌套区域具有一中轴线，第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264远离底座122的一端较第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264连接于底座122的另一端更靠近中轴线。也就是说，第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264自底座122朝向该双极化辐射装置10的中轴线向上倾斜设置，使第一巴伦臂1262朝向底座122所在平面的正投影落入底座122围设形成的区域内。

如此，相比现有技术中馈电巴伦126连接于一个圆环形底座122，呈漏斗形闭合结构，且仅能嵌套一个与辐射单元12同轴的高频辐射单元50，该嵌套区域可嵌套至少两个高频辐射单元50，每个高频辐射单元50距离馈电巴伦126的距离更远，且与辐射臂124相邻的面更少。因此相互耦合作用更小，从而解决了多频天线嵌套方案频段间相互影响的问题。

需要指出的是，本实施例中，第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264均呈长板状，具有相对的两端，及面积较大的两个侧面，该第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264相对而设，也就是说，面积较大的侧面彼此朝向而设。

本实施例中，该辐射单元12以前述的中轴线对称设置，该馈电巴伦126以该中轴线为基准呈放射状，且自底座122朝向该中轴线向上倾斜延伸，从而形成辐射臂124围设形成的开口小于底座122连线形成的开口。该辐射臂124为直臂，两对辐射单元12围设形成一方形结构，也就是说，辐射臂124朝向反射板所在平面的正投影，与馈电巴伦126朝向反射板所在平面的正投影垂直。

优选地，该第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264相对所述底座122倾斜的角度为50～90度。本实施例中，第一巴伦臂1262及第二巴伦臂1264平行且对称设置，两个单元臂1242以第一巴伦臂1262与第二巴伦臂1264的对称轴为基准对称设置。具体到一个实施例中，该对称轴可为前述的中轴线。如此，使嵌套于嵌套区域内的高频辐射单元50与馈电巴伦126的距离保持在一个合理的范围内，进一步地降低相互的耦合作用，解决多频天线嵌套方案频段间相互影响的问题。

优选地，请一并参阅图3，该单元臂1242包括主体部1246及连接于主体部1246两侧的弯折部1248，该主体部1246具有作为主体部1246外侧面的水平辐射面1245，该弯折部1248具有作为所述弯折部1248外侧面，且与水平辐射面1245相连的侧向辐射面1247。该第一巴伦臂1262顶端及第二巴伦臂1264顶端分别与两个单元臂1242的主体部1246彼此相向的一端连接。换句话说，两个单元臂1242并肩设置，两者相互靠近的一端分别与所述第一巴伦臂1262顶端及第二巴伦臂1264顶端连接。

如此，通过设置水平辐射面1245及侧向辐射面1247，可有效地拓宽偶极子上谐振电流路径，解决了因为阻抗大于电缆匹配难的问题，同时减小了双极端辐射装置的口径。

可以理解，本实施例中，该侧向辐射面1247垂直于所述水平辐射面1245，当然，在其他一些实施例中，该侧向辐射面1247也可不垂直于水平辐射面1245，在此不作限定。

本实施例中，请再次参阅图2，该辐射单元12还包括加载组件128，该加载组件128包括加载件1282及与单元臂1242的水平辐射面1245相配的绝缘耦合件1284，所述加载件1282通过所述绝缘耦合件1284耦合于所述单元臂1242的所述水平辐射面1245。

其中，该加载件1282包括间隔设置的两个子加载件1281及连接部1283，两个子加载件1281分别通过所述绝缘耦合件1284耦合于所述单元臂1242的所述水平辐射面1245，所述连接部1283沿其纵长方向的两端分别连接于两子加载件1281彼此相背离的两端的一侧。本实施例中，两个子加载件1281的形状与大小大致与单元臂1242的水平辐射面1245相匹配，连接部1283呈长条状，连接部1283的两端的一侧，分别与两子加载件1281背离的两端的一侧连接。如此，将单元臂1242耦合为一体，使每个辐射单元12类似折合极子，获得比偶极子更宽的阻抗带宽。

需要指出，本实施例中，子加载件1281通过连接部1283连接，使单元臂1242耦合为一体，获得比偶极子更宽的阻抗带宽，但是阻抗相比偶极子较高，增加了与电缆匹配的难度。与此同时，在辐射臂124上设置水平辐射面1245及侧向辐射面1247，效地拓宽偶极子上谐振电流路径，降低了与电缆匹配的难度，同时减小了双极端辐射装置的口径。如此，实现了宽频化，并解决了阻抗大的缺点，适合于超宽带多频小型化天线，尤其是多频嵌套方案天线的设计。

优选地，该连接部1283的长度大致为辐射单元12的工作频率的二分之一波长。如此，保证了加载件1282的连接部1283与辐射臂124的电流同向叠加，且连接部1283与子加载件1281的连接点位置，以及连接部1283的形状的改变均不影响其产生的实际效果。其中，连接部1283的中心点处，即两个辐射臂124的对称中心处的电位为零，在此处做接地支撑处理不影响天线的性能。

优选地，该连接部1283自加载件1282一侧沿单元臂1242一侧弯折延伸。具体地，该连接部1283自加载件1282一侧，沿单元臂1242的侧向辐射面1247延伸。如此，使连接部1283与单元臂1242贴合，从而增加结构强度，且不影响辐射单元12的口径。具体到一个实施例中，该连接部1283自子加载件1281一侧沿单元臂1242的侧向辐射面1247弯折延伸的角度大于60度，小于150度。如此，进一步保证结构强度，且不影响辐射单元12的口径。本实施例中，该连接部1283与子加载件1281为一体成型，通过冲压成型而成，连接部1283大致呈U形。

基于上述的双极化辐射装置10，如图4所示，本实用新型第二实施例还提供一种双极化辐射装置10，本实施例中的双极化辐射装置10与第一实施例中的双极化辐射装置10结构相类似，区别在于将两个单元臂1242耦合为一体的结构不同，具体的不同之处，将结合附图进行说明。其中，为便于描述，相同结构的标号将不作更改。

如图4所示，本实用新型第二实施例中的双极化辐射装置10与第一实施例中的双极化辐射装置10不同之处在于，本实施例中的双极化辐射装置10不通过加载组件128耦合的方式将单元臂1242连接。

具体地，该辐射单元12还包括连接件228，该连接件228沿其纵长方向的两端分别连接于两个单元臂1242彼此相背离的一端的一侧。本实施例中，该连接件228呈长条状，其一体成型于两个单元臂1242的侧向辐射面1247，采用钣金冲压成型工艺实现，优选铝材制成。如此，以钣金冲压成型的辐射单元12，接合相邻辐射单元12呈正交设置的设计，可以提升辐射单元12两个极化的不相干性，提升两个极化间隔离度，以及辐射特性、交叉极化分辨率等。

基于上述的双极化辐射装置10，本实用新型还提供一种天线装置100。

该天线装置100包括至少一上述的双极化辐射装置10、馈电网络20、用于与基站40连接的信号输入端口30。该馈电网络20通过信号输入端口30与双极化辐射装置10相连接，用于通过信号输入端口30接受来自基站40的信号，并对双极化辐射装置10馈电，该双极化辐射装置10用于将前述的信号辐射出去。

在一个具体实施例中，该天线装置100包括作为反射器的反射板(图未示)，以及至少一个上述的双极化辐射装置10，该至少一个双极化辐射装置10装设于反射板。本实施方式中的双极化辐射装置10主要用于阵列天线，该天线装置100还可包括多个隔离板，多个双极化辐射装置12线性排列在金属的反射板上进行并联馈电，该天线装置100为单频宽频阵列天线。

在另一个具体实施例中，如图6所示，该天线装置100还包括高频辐射单元50，在该双极化辐射装置10的排列轴线上排布多个高频辐射单元50。其中，该双极化辐射装置10作为低频辐射单元12使用，该双极化辐射装置10内嵌套至少两个该高频辐射单元50。具体如图6所示，该双极化辐射装置10内嵌套有两个高频辐射单元50，且沿该双极化辐射装置10方形结构的对角线排布。

可以理解，该高频辐射单元50的排布方式不限于如图6所示的结构形式。

可以理解，该双极化辐射装置10的应用不限于阵列天线，因此本实用新型中的双极化辐射装置10可应用于阵列天线外的其它应用双极化辐射装置10的公知天线中。

基于上述的天线装置100，本实用新型还提供一种基站系统，该基站系统包括上述的天线装置100。

上述双极化辐射装置10、天线装置100及基站系统，相比现有技术中馈电巴伦126连接于一个圆环形底座122，呈漏斗形闭合结构，且仅能嵌套一个与辐射单元12同轴的高频辐射单元50，该嵌套区域可嵌套至少两个高频辐射单元50，每个高频辐射单元50距离馈电巴伦126的距离更远，且与辐射臂124相邻的面更少。因此相互耦合作用更小，从而解决了多频天线嵌套方案频段间相互影响的问题，适用于超宽带多频小型化天线、尤其是多频嵌套方案天线的设计。

并通过使单元臂1242耦合为一体，获得比偶极子更宽的阻抗带宽，与此同时，在辐射臂124上设置水平辐射面1245及侧向辐射面1247，效地拓宽偶极子上谐振电流路径，降低了与电缆匹配的难度，同时减小了双极端辐射装置的口径。

以上所述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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双极化辐射装置，其特征在于，包括两对正交极化的辐射单元，所述辐射单元包括底座、辐射臂及馈电巴伦，所述馈电巴伦包括相对设置的第一巴伦臂及第二巴伦臂，所述辐射臂包括各以一端相向设置的两个单元臂，所述第一巴伦臂的一端与所述第二巴伦臂的一端分别连接于所述底座，所述第一巴伦臂的另一端与所述第二巴伦臂的另一端分别与所述两个单元臂彼此相向的一端连接；

其中，两对正交极化的所述辐射单元围设形成一嵌套区域，所述嵌套区域具有一中轴线，所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂远离所述底座的一端较所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂连接于所述底座的另一端更靠近所述中轴线。

2.根据权利要求1所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述第一巴伦臂与所述第二巴伦臂朝向所述底座所在平面的正投影落入所述底座围设形成的区域内。

3.根据权利要求1所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述单元臂包括主体部及连接于所述主体部两侧的弯折部，所述主体部具有作为所述主体部外侧面的水平辐射面，所述弯折部具有作为所述弯折部外侧面，且与所述水平辐射面相连的侧向辐射面，所述第一巴伦臂的一端及所述第二巴伦臂的一端分别与所述两个单元臂的所述主体部彼此相向的一端连接。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述辐射单元还包括加载组件，所述加载组件包括加载件及绝缘耦合件，所述加载件通过所述绝缘耦合件耦合于所述单元臂的顶部。

5.根据权利要求4所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述加载件包括间隔设置的两个子加载件及连接部，两个所述子加载件分别通过所述绝缘耦合件耦合于两个所述单元臂的顶部，所述连接部沿其纵长方向的两端分别连接于两子加载件彼此相背离的两端的一侧。

6.根据权利要求5所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述连接部自所述子加载件一侧沿所述单元臂一侧弯折延伸，所述连接部自所述子加载件一侧沿所述单元臂一侧弯折的角度大于等于60度，且小于等于150度。

7.根据权利要求1所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述辐射单元还包括连接件，所述连接件沿其纵长方向的两端分别连接于两个所述单元臂彼此相背离的一端的一侧。

8.根据权利要求7所述的双极化辐射装置，其特征在于，所述连接件与两个所述单元臂一体成型。

9.一种天线装置，其特征在于，包括作为反射器的反射板及至少一个如权利要求1～8任意一项所述的双极化辐射装置，所述至少一个双极化辐射装置通过所述底座装设于所述反射板，所述天线装置还包括高频辐射单元，所述嵌套区域内嵌套有至少两个所述高频辐射单元。

10.一种基站系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的天线装置。