CN212810554U - 一种天线及其解耦元件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信基站天线技术领域，本申请提供的天线及其解耦元件，该解耦元件具有主体和至少一个枝节，其枝节包括相连接的连接段和延长段，连接段与主体垂直连接，延长段与主体平行设置，该解耦元件在对应天线的低频电磁场中其主体能够产生电镜，从而改善在低频工作段运作的两个辐射单元之间的隔离度。在对应天线的高频电磁场的激励下其枝节与主体电流反向，解耦元件整体的高频散射相互抵消，对在高频带内工作的辐射单元的辐射性能的影响大幅降低。该天线在使用该具有选频特性解耦元件后可提升在低频工作段运作的阵列之间的隔离度，且避免对高频工作段运作的阵列的辐射性能产生影响，有利于提高天线辐射性能和减小天线尺寸。

Description

一种天线及其解耦元件

技术领域

本申请涉及通信基站天线技术领域，尤其提供一种天线及其解耦元件。

背景技术

随着无线通信发展，基站数量不断增加，站点资源紧张，基站天线的小型化和集成化成为主要发展方向。尤其是5G天线布网，需要将原有的多个频段和多个制式天线进行集成设计，为5G设备的安装留出更多空间。然而，多频多制式天线内部存在多种干扰，典型的，两列低频同频阵列之间存在耦合干扰，会造成阵列间隔离度及辐射性能恶化。目前解决隔离度及辐射性能恶化的方案主要有两种，一种是拉大阵列间距，采用增大阵列间距的方法可以减小阵列间互耦从而改善性能，但是会导致天线尺寸增大，对天线成本、施工以及可靠性等造成不利影响；另一种是在天线的阵列之间增加隔板，来降低阵列间干扰，但是在多频天线中，增加的隔板会对高频阵列的性能产生较大影响。

发明内容

本申请的目的在于提供一种天线及其解耦元件，该解耦元件能够改善在低频带工作的阵列之间的隔离度和辐射性能，且与常规解耦元件相比解耦元件能大幅降低对在高频带工作的阵列的辐射性能的影响。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

一种解耦元件，所述解耦元件包括主体和与所述主体位于同一平面的至少一个枝节；所述枝节包括相连接的连接段和延长段，所述连接段与所述主体垂直连接，所述延长段与所述主体平行设置，并往所述主体的任意一端的所在方向延伸。

在其中一个实施例中，所述主体为直线条状或弧线条状，所述枝节的延长段形状与所述主体适配。

在其中一个实施例中，所述主体设有对称的第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部或所述第二侧壁部上设有至少六个所述枝节，所述六个枝节沿所述主体的长度方向并排设置。

在其中一个实施例中，所述主体的长度为对应天线的低频工作段中的最低频点波长的1/2至3/4之间的长度尺寸；各个所述枝节的长度为对应天线的高频工作段中心频点波长的1/5至1/3之间的长度尺寸。

在其中一个实施例中，所述枝节与所述主体之间的间隔为2～5mm。

本申请还提供一种天线，所述天线包括主反射板和上述任意一项所述的解耦元件，所述解耦元件设置于所述主反射板上。

在其中一个实施例中，所述天线包括第一阵列和第二阵列；所述第一阵列包括设置于所述主反射板上的多个第一辐射单元，所述第二阵列包括设置于所述主反射板上的多个第二辐射单元；所述解耦元件设置于所述第一阵列的第一辐射单元和所述第二阵列的第二辐射单元之间。

在其中一个实施例中，所述第一阵列的各个所述第一辐射单元之间设有所述解耦元件，所述第二阵列的各个所述第二辐射单元之间设有所述解耦元件。

在其中一个实施例中，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元分别包括低频段工作单元和围绕于所述低频段工作单元设置的高频段工作单元，所述低频段工作单元的设置高度高于所述高频段工作单元；所述高频段工作单元设有四个，且分别设置于所述低频段工作单元的四角下方。

在其中一个实施例中，所述解耦元件的设置高度与各个所述低频段工作单元的设置高度相同。

本申请的有益效果：本申请提供的天线及其解耦元件，解耦元件包括主体和与主体位于同一平面的至少一个枝节，枝节包括相连接的连接段和延长段，连接段与主体垂直连接，延长段与主体平行设置，并往主体的任意一端的所在方向延伸，具有上述结构的解耦元件具有选频特性，即在对应天线的低频电磁场中其主体能够产生电镜，从而改善在低频工作段运作的辐射单元之间的隔离度和辐射性能；而在对应天线的高频电磁场的激励下解耦元件的枝节电流与主体电流方向相反，解耦元件整体的高频散射相互抵消，对在天线的高频工作段运作的辐射单元的辐射性能的影响小。本申请提供的天线在使用该具有选频特性的解耦元件后可以有效提升在低频带工作阵列之间的隔离度和辐射性能，且与常规解耦元件相比解耦元件能大幅降低对在高频工作段运作的阵列的辐射性能的影响，能够在不降低阵列间的隔离度的前提下减小相邻阵列间的间距，对于提高天线辐射性能和减小天线的尺寸具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种解耦元件的平面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种解耦元件的平面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的天线的主视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的图3中A出的局部放大图；

图5为本申请实施例提供的天线的俯视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的天线的立体结构示意图；

图7为本申请实施例提供的天线的在低频带工作的阵列使用具有选频功能的解耦元件前后的隔离度对比曲线；

图8为本申请实施例提供的天线中具有选频功能的解耦元件的局部高频感应电流示意图。

其中，图中各附图标记：

100、100-1、100-2、100-3、100-4、100-5、100-6、100-7-解耦元件；110-主体；111-第一侧壁部；112-第二侧壁部；120-枝节；121-连接段；122-延长段；200-天线；210-第一阵列；211-1、211-2、211-3、211-4、211-5、211-6-第一辐射单元；220-第二阵列；221-1、221-2、221-3、221-4、221-5、221-6-第二辐射单元；2111-1、2111-2、2111-3、2211、2211-1、2211-2、2211-3低频段工作单元；2112-1、2112-2、2112-3、2212、2212-1、2212-2、2212-3-高频段工作单元；230-主反射板；240-绝缘件。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中，当包括多个相同的部件时，这些部件可以通过它们的完整标号被单独地引用(例如，第一辐射单元211-1)，并且可以通过它们的标号的第一部分被统一地引用(例如，第一辐射单元211)。

为了说明本申请所提供的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1和图2，现对本申请实施例提供的解耦元件100进行说明。该解耦元件100包括主体110和与主体110位于同一平面的至少一个枝节120。枝节120包括相连接的连接段121和延长段122，连接段121与主体110垂直连接，延长段122与主体110平行设置，并往主体110的任意一端的所在方向延伸。

可以理解，枝节120与主体110处于同一平面上，且枝节120沿枝节120至主体110方向平移能够与主体110重合，且枝节120与主体110均采用导电材料制成，具有上述结构的解耦元件，在对应天线的低频电磁场中其主体110能够产生电镜，从而改善在低频工作段运作的辐射单元之间的隔离度和辐射性能。在对应天线的高频电磁场的激励下解耦元件100的枝节120上的电流与主体110上的电流方向相反，解耦元件100整体的高频散射相互抵消，对在天线的高频工作段运作的辐射单元的辐射性能的影响小，能够在不影响隔离度的前提下缩小辐射单元之间的间距，对于提高天线辐射性能和减小天线的尺寸具有重要意义。

在本申请另一个实施例中，请参阅图1和图2，主体110为直线条状或弧线条状，枝节120的延长段122形状与主体110的形状适配。

值得说明的是，主体110为直线条状时，枝节120设置为直线条状。枝节120为弧线条状时，枝节120设置为弧线条状。主体110和枝节120不限于上述两种结构，还可以设置为其他异形结构，对应地，枝节120设置为形状与主体110的形状相适配的形状，需保证枝节120平移后能够与主体110重合。

在本申请另一个实施例中，请参阅图1和图2，主体110设有对称的第一侧壁部111和第二侧壁部112，第一侧壁部111或第二侧壁部112上设有至少六个枝节120，六个枝节120沿主体110的长度方向并排设置。

值得说明的是，枝节120可以设置在主体110的第一侧部111或者第二侧部112，枝节120的数量可以是六个或七个等，可根据需要设置，当具有多个枝节120时，各个枝节120可以沿主体110的长度方向等间距排布也可以不等间距排布。六个枝节120可以分别以同一端部与主体110连接；或者六个枝节120中的至少两个以不同端部与主体110连接。

在本申请另一个实施例中，请参阅图1和图2，主体110的长度为对应天线的低频工作段中的最低频点波长的1/2至3/4之间的长度尺寸；各个枝节120的长度为对应天线的高频工作段中心频点波长的1/5至1/3之间的长度尺寸。

可以理解，解耦元件100应用于天线时，天线具有在低频工作段运作的辐射单元和高频工作段运作的辐射元件，低频工作段为整体低于高频工作段的频率范围，主体110具有低频工作段的最低频点波长的1/2至3/4之间的长度尺寸。枝节120具有高频工作段的中心频点波长的1/5至1/3之间的长度尺寸。这里枝节120的长度尺寸为平行于主体110方向的长度尺寸。作为一种可实施的方式，低频工作段为694～960MHz，高频工作段为1710-2690MHz时，主体110的长度为低频工作段的最低频点波长的1/2，即具有694MHz对应的波长的1/2的长度尺寸。枝节120具有高频工作段的中心频点波长的1/4的长度尺寸，即具有2.2GHz对应的波长的1/4的长度尺寸。

本实施例提供的解耦元件的主体110的长度尺寸与天线的低频工作段的频率范围具有对应关系，枝节120的长度尺寸与天线的高频工作段的频率范围具有对应关系，可以根据天线的工作频率范围调整主体110和枝节120的长度尺寸，适应在不同工作频率范围内运作的多制式天线，能够更好且针对性地降低辐射单元之间的交叉耦合。

在本申请另一个实施例中，请参阅图1和图2，枝节120与主体110之间的间隔为2～5mm。

可以理解，枝节120的连接段121与主体110连接，枝节120与主体110连接后，延长段122与主体110之间的间隔为2～5mm，此处的枝节120与主体110之间的间隔是指枝节120与主体110之间的间隙在枝节120至主体110的方向上的长度尺寸。作为一种可实施的方式，连接段121为直线条状并与主体110垂直设置，连接段121与延长段122可以是一体成型也可以根据需要分别成型，分别成型的连接段121和延长段122可以采用焊接或者其他形式连接。

请参阅图3至图6，现对本申请实施例提供的天线200进行说明，天线200包括主反射板230和上述任一实施例的解耦元件100。

进一步地，天线200包括平行地设置于主反射板230上的第一阵列210和第二阵列220。第一阵列210包括设置于主反射板230上的多个第一辐射单元211，第二阵列220包括设置于主反射板230上的多个第二辐射单元221；解耦元件100设置于第一阵列210的第一辐射单元211和第二阵列220的第二辐射单元221之间。

值得说明的是，第一辐射单元211可以仅包含在一个频率范围内工作的辐射元件；也可以包含在不同频率范围内工作的多个辐射元件，多个辐射元件中在同一频率范围内工作的辐射元件的数量可以是一个或者多个。本实施例中，第一阵列210的第一辐射单元211包括在低频工作段运作的辐射元件。第一阵列210中的第一辐射单元211的数量可以是一个、两个等，可根据需要设置，本实施例中第一阵列210的第一辐射单元211的数量为三个，分别为第一辐射单元211-1、第一辐射单元211-2以及第一辐射单元211-3。

第二辐射单元221同样可以仅包含在一个频率范围内工作的辐射元件；也可以包含在不同频率范围内工作的多个辐射元件，在多个辐射元件中在同一个频率范围内工作的辐射元件的数量可以是一个或者多个。本实施例中，第二阵列220的第二辐射单元221包括和第一辐射单元211在同一低频工作段运作的辐射元件。第二阵列220与第一阵列210平行且并列设置，第二阵列220中的第二辐射单元221的数量均可以是一个、两个等，可根据需要设置，本实施例中第二阵列220的第二辐射单元221的数量为三个，分别为第二辐射单元221-1、第二辐射单元221-2以及第二辐射单元221-3。

本实施例中，解耦元件100具体按如下方式进行设置，第一辐射单元211-1与第二辐射单元221-1之间设置有解耦元件100-1，第一辐射单元211-2与第二辐射单元221-2之间设置有解耦元件100-2，第一辐射单元211-3与第二辐射单元221-3之间设置有解耦元件100-3。

本申请实施例提供的天线，当信号通过第一阵列210的第一辐射单元211传送时，第一辐射单元211中的每一个都将生成电磁场，例如在第一辐射单元211-1上传送时，第一辐射单元211-1产生的电磁场将包围第二阵列220中的第二辐射单元221中的多个以及第一辐射单元211中除外第一辐射单元211-1本身的其他个，就第一辐射单元211对于第二辐射单元221的影响而言，第一辐射单元211-1产生的电磁场将最强烈地耦合到第二阵列220中的第二辐射单元221-1，在第一辐射单元211-1中处于低频工作段运作的辐射元件发射或者接收的电磁波时，设置于第一辐射单元211-1与第二辐射单元221-1之间的解耦元件100-1的主体110能够形成电镜，能够降低第一辐射单元211-1对第二辐射单元221的影响，尤其能够降低对第二辐射单元221-1的影响。同样当信号通过第二阵列220的第二辐射单元221-1传送时，设置于第二辐射单元221-1与第一辐射单元211-1之间的解耦元件100-1能够降低第二辐射单元221-1对第一辐射单元211的影响，尤其降低与第一辐射单元211-1之间的耦合。

在本申请另一个实施例中，请参阅图3至图6，第一阵列210的各个所述第一辐射单元211之间设有解耦元件100，第二阵列220的各个第二辐射单元221之间设有解耦元件100。

本实施例中解耦元件100具体按如下方式进行设置，第一辐射单元211-1与第一辐射单元211-2之间设置有解耦元件100-4；第一辐射单元211-2与第一辐射单元211-3之间设置有解耦元件100-6；第二辐射单元221-1与第二辐射单元221-2之间设置有解耦元件100-5；第二辐射单元221-2与第二辐射单元221-3之间设置有解耦元件100-7。

本实施例提供的天线，当信号通过第一阵列210的第一辐射单元211传送时，第一辐射单元211中的每一个都将生成电磁场，例如在第一辐射单元211-1上传送时，第一辐射单元211-1产生的电磁场同样将对第一辐射单元211中的除外第一辐射单元211-1本身的其他第一辐射单元产生影响，对距离最近的辐射单元211-2的影响最大，此时设置于第一辐射单元211-1与第一辐射单元211-2之间的解耦元件100-4的主体110能够形成电镜，能够降低第一辐射单元211-1对第一辐射单元211-2的影响。同样当信号在第二辐射单元221-1上传送时，设置于第二辐射单元221-1与第二辐射单元221-2之间的解耦元件100-5能够降低第二辐射单元221-1对第二辐射单元221中的其他第二辐射单元的影响，尤其降低与第二辐射单元221-2之间的耦合。

在本申请另一个实施例中，请参阅图3至图6，第一辐射单元211包括低频段工作单元2111和围绕于低频段工作单元2111设置的高频段工作单元2112，低频段工作单元2111的设置高度高于高频段工作单元2112；高频段工作单元2112设有四个，且分别设置于低频段工作单元2111的四角下方。同样第二辐射单元221与第一辐射单元211具有相同的结构，第二辐射单元221包括低频段工作单元2211和围绕于低频段工作单元2211设置的高频段工作单元2212，低频段工作单元2211的设置高度高于高频段工作单元2212；高频段工作单元2212设有四个，且分别设置于低频段工作单元2211的四角下方。

值得说明的是，解耦元件100采用导电材料制成，并通过绝缘件240与主反射板230固定连接，解耦元件100的设置高度与各个低频段工作单元2111和2211的设置高度相同，这里的高度相同是指解耦元件100与低频段工作单元2111及低频段工作单元2211的辐射面位于同一个平面上。每个第一辐射单元211均包括低频段工作单元2111和围绕于低频段工作单元2111设置的高频段工作单元2112，每个第二辐射单元221均包括低频段工作单元2211和围绕于低频段工作单元2211设置的高频段工作单元2212。其中低频段工作单元2111和低频段工作单元2211在同样的工作频率范围内工作，高频段工作单元2112和高频段工作单元2212在同样的工作频率范围内工作，且低频段工作单元2111和低频段工作单元2211的工作频率范围低于高频段工作单元2112和高频段工作单元2212的工作频率范围。

具体地，第一辐射单元211-1包括低频段工作单元2111-1和围绕于低频段工作单元2111-2设置的四个高频段工作单元2112-1，第一辐射单元211-2包括低频段工作单元2111-2和围绕于低频段工作单元2111-2设置的四个高频段工作单元2112-2，第一辐射单元211-3包括低频段工作单元2111-3和围绕于低频段工作单元2111-3设置的四个高频段工作单元2112-3。第二辐射单元221-1均包括低频段工作单元2211-1和围绕于低频段工作单元2211-1设置的高频段工作单元2212-1；第二辐射单元221-2均包括低频段工作单元2211-2和围绕于低频段工作单元2211-2设置的高频段工作单元2212-2；第二辐射单元221-3均包括低频段工作单元2211-3和围绕于低频段工作单元2211-3设置的高频段工作单元2212-3。

当信号通过第一阵列210的第一辐射单元211传送时，例如在第一辐射单元211-1上传送时，第一辐射单元211-1产生的电磁场将对第二阵列220中的第二辐射单元221产生影响，即低频段工作单元2111将与低频段工作单元2211产生交叉耦合，此时设置于第一辐射单元211-1和第二辐射单元221-1之间的解耦元件100-1的主体110将产生电镜，从而改善低频段工作单元2111与低频段工作单元2211之间的隔离度和辐射性能。同时，解耦元件100-1在高频段工作单元2112和高频段工作单元2212产生的高频电磁场的激励下解耦元件100-1的枝节120的电流与主体110的电流方向相反，解耦元件100-1整体的高频散射相互抵消，对在高频段工作单元2112和高频段工作单元2212的辐射性能的影响小。

请参阅图7，从天线200使用解耦元件100前后低频带阵列间隔离度对比曲线可看出，本实施例提供的天线200使用解耦元件100后，在低频工作段运行的低频段工作单元2111形成的阵列和低频段工作单元2211形成的阵列与之间的隔离度整体改善5dB以上。请参阅图8，从高频激励下解耦元件100的电流分布可以看出枝节120的电流与主体110的电流反向，解耦元件100整体的高频散射相互抵消，对在高频段工作单元的辐射性能的影响大幅降低。可以看出本实施例提供的天线200在使用解耦元件100后可以有效提升在低频工作段运行的阵列之间的隔离度和辐射性能，且相比于现有的解耦元件，解耦元件100能够在改善低频工作段运行的阵列之间隔离度的同时，大幅度降低对在高频工作段运行的阵列的辐射性能的影响，对于减小天线200的尺寸和改善天线200的辐射性能具有重要意义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种解耦元件，设置于天线的辐射单元之间，其特征在于：所述解耦元件包括主体和与所述主体位于同一平面的至少一个枝节；所述枝节包括相连接的连接段和延长段，所述连接段与所述主体垂直连接，所述延长段与所述主体平行设置，并往所述主体的任意一端的所在方向延伸。

2.根据权利要求1所述的解耦元件，其特征在于：所述主体为直线条状或弧线条状，所述枝节的延长段形状与所述主体适配。

3.根据权利要求2所述的解耦元件，其特征在于：所述主体设有对称的第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部或所述第二侧壁部上设有至少六个所述枝节，所述六个枝节沿所述主体的长度方向并排设置。

4.根据权利要求3所述的解耦元件，其特征在于：所述主体的长度为对应天线的低频工作段中的最低频点波长的1/2至3/4之间的长度尺寸；各个所述枝节的长度为对应天线的高频工作段中心频点波长的1/5至1/3之间的长度尺寸。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的解耦元件，其特征在于：所述枝节与所述主体之间的间隔为2～5mm。

6.一种天线，其特征在于：所述天线包括主反射板和权利要求1至5中任意一项所述的解耦元件，所述解耦元件设置于所述主反射板上。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于：所述天线包括第一阵列和第二阵列；所述第一阵列包括设置于所述主反射板上的多个第一辐射单元，所述第二阵列包括设置于所述主反射板上的多个第二辐射单元；所述解耦元件设置于所述第一阵列的第一辐射单元和所述第二阵列的第二辐射单元之间。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于：所述第一阵列的各个所述第一辐射单元之间设有所述解耦元件，所述第二阵列的各个所述第二辐射单元之间设有所述解耦元件。

9.根据权利要求7所述的天线，其特征在于：所述第一辐射单元和所述第二辐射单元分别包括低频段工作单元和围绕于所述低频段工作单元设置的高频段工作单元，所述低频段工作单元的设置高度高于所述高频段工作单元；所述高频段工作单元设有四个，且分别设置于所述低频段工作单元的四角下方。

10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于：所述解耦元件的设置高度与各个所述低频段工作单元的设置高度相同。

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