CN213878406U - 一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元及基站天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元及基站天线，辐射单元包括辐射器、耦合馈电杆、馈电底座以及引向器；辐射器的每个偶极臂由上至下依次包括两层介质层、四层PCB层；第二PCB层的金属层被完全去除，第一和第四PCB层上的电路结构相同，设有数个矩形金属层，第三PCB层在对应于矩形金属层位置处设有开路支路，第三PCB层的开路支路与第一PCB层和第四PCB层上矩形金属层通过金属化通孔相连，构成半封闭的金属套筒电路结构。本实用新型可以使特定频段的感应电流不会在偶极臂上产生二次辐射，减小对基站天线异频带辐射方向图的影响。本实用新型在满足正常需求的情况下可以使基站天线迎风面积更小，成本更低。

Description

一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元及基站天线

技术领域

本实用新型属于移动通信基站天线领域，涉及到多频基站天线的辐射方向图去耦技术，具体涉及一种新型的带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元及基站天线。

背景技术

随着运营商对多频天线的需求不断增多，现代基站天线的电磁环境日益复杂。基站天线内部，同一个反射器下需要安装不同工作频率的辐射单元，而由于不同工作频率的辐射单元存在着倍频关系，辐射单元的辐射方向图会受到其他工作频率的辐射单元影响而出现畸形。辐射方向图会出现波束凹陷，波束宽度可能会太宽或者太窄，前后比指标会变差，天线辐射效率也会随之降低。

为了减少不同工作频率的辐射单元间的互相影响，通常有两种方法，一种做法是拉开不同工作频率辐射单元的间距，但这会增大反射器的面积，进而增大基站天线体积，生产成本会提升，迎风面积上也比较难符合现代运营商的要求。另一种方法是忽略辐射单元间的耦合，利用辐射单元的不均匀排列，或者借助电桥复用振子等改变基站天线馈电网络的手段，通过控制辐射单元阵列方向图的合成来调整波束宽度，但这种方法会增加基站天线生产的复杂程度，提高成本，并且也会降低天线的辐射效率。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型目的在于提供一种可以有效减少不同工作频率的辐射单元互相耦合产生影响的辐射单元形式，使用这种形式的基站天线结构紧凑，基站天线宽度窄，成本优势明显。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元，包括辐射器、耦合馈电杆、馈电底座以及引向器；所述辐射器包括四个偶极臂，四个偶极臂呈正十字交叉型，每个偶极臂由上至下依次包括第一PCB层、第一介质层、第二PCB层、第三PCB层、第二介质层和第四PCB层；所述第二PCB层的金属层被完全去除，所述第一PCB层和第四PCB层上的电路结构相同，设有至少两个直线排列的矩形金属层，所述第三PCB层连接至所述耦合馈电杆，在对应于所述矩形金属层位置处设有开路支路，所述第三PCB层的开路支路与所述第一PCB层和第四PCB层上矩形金属层通过金属化通孔相连，构成半封闭的金属套筒电路结构，每个矩形金属层上的金属化通孔的布局呈开口朝向偶极臂十字交叉点方向的U型。

作为优选，所述偶极臂的长度为工作波长的二分之一左右，介于五分之二到五分之三之间。

作为优选，所述引向器使用钣金加工或者PCB印刷电路制成。

本实用新型另一方面提供一种基站天线，包括工作频率不同的第一辐射单元和第二辐射单元，所述第一辐射单元采用上述的带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元。

作为优选，所述第一辐射单元加在由第二辐射单元组成的阵列的一侧或坐落在由第二辐射单元组成的阵列的中间。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：1、异频去耦效果明显，可以有效的减少不同工作频率的辐射单元间互耦效应，提高辐射方向图的一致性。2、使用本发明的去耦方案，可以把不同工作频率的辐射单元间距缩小，大幅减小天线反射器的宽度，缩窄基站天线的迎风面积。3、本实用新型采用PCB多层板，加工技术成熟，成本低廉。4、应用范围广，可以应对多种多频天线环境。

附图说明

图1是本实用新型实施例的辐射单元透视图，其中其他频段的辐射单元被移除。

图2是本实用新型实施例的辐射单元的拆解图，拆解引向器和支撑柱。

图3是本实用新型实施例的辐射单元的拆解图，被拆分为辐射器，耦合馈电杆和馈电底座。

图4是本实用新型实施案例的辐射单元的偶极臂的拆解图。

图5是本实用新型实施例的基站天线的透视图，其中天线罩被移除。

图中：1-引向器，2-辐射单元主体，3-固定支撑柱，21-辐射器，22-耦合馈电杆，23-馈电底座，211-介质层，212-第一PCB层，213-第二PCB层，214-第三PCB层，215-第四PCB层，216-金属化过孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步解释。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供的一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元，包括引向器1、辐射单元主体2和固定支撑柱3。辐射单元主体包括辐射器21，耦合馈电杆22和馈电底座23，辐射器21通过耦合馈电杆22进行馈电。本实施例的双极化偶极子辐射单元可以降低各阵列之间的异频段耦合干扰，可以使辐射单元排布更加紧凑，减小基站天线的宽度。其中引向器1可以使用钣金加工或者PCB印刷电路制成。

辐射器21包括四个呈正十字交叉型的偶极臂，偶极臂由PCB组成，其结构共有两层介质层，三层印刷电路，中间层印刷电路连接至耦合馈电杆，且有多个对称的开路支路，上下层有多个矩形金属层构成的不连续电路，和中间层的开路支路通过金属化通孔相连，构成了多个半封闭的金属套筒电路结构。偶极臂的具体结构如图4所示，由两层介电常数4.4的RF4材料(也可以使用介电常数3.0的PTFE材料)的介质层211，共有四个PCB层(第一PCB层212、第二PCB层213、第三PCB层214、第四PCB层215)，其中第二PCB层213的铜层被完全去除，上下两层介质使用胶水压合，最终共含有三层电路，上层电路(第一PCB层212)，中层电路(第三PCB层214)，下层电路(第四PCB层215)。上层电路和下层电路中包含数个矩形金属层，其长度为高频带波长的四分之一长度左右，不同矩形金属层有合适的间距(小于高频带波长的四分之一)，并沿直线排列，其中上层电路和下层电路由金属化过孔216与中层电路的开路支路边缘连通，构成数个金属半封闭腔体。当高频带辐射单元被激励时，空间中的电磁波在低频带辐射单元上产生感应电流，而中层电路产生感应电流同时也会在上层电路以及下层电路上产生反向的感应电流，多个正反方向的感应电流会彼此抵消，减小二次辐射的能量，从而减小对被激励的高频带辐射单元产生的辐射方向图的影响，达到异频去耦的目的。

多频带基站天线的设计中，通常受风载，制造成本和行业规定的限制，缩窄宽度的基站天线需求不断被提出。当天线的宽度被限定后，不同频带的辐射单元间距将会被拉近，甚至需要堆叠。而高频带辐射单元被激励时，空间中的电磁波在低频带辐射单元产生感应电流，这种感应电流会产生二次辐射，从而影响基站天线高频带的辐射方向图。

如图5所示，本实用新型实施例提供的一种多频带基站天线，具有第一单元和第二辐射单元的阵列，不同的辐射单元可以发射和接收对应频段的信号。第一辐射单元采用是本实施的具有去耦特性的偶极子辐射单元，其被固定在第二辐射单元组成的阵列的中间(双极化偶极子辐射单元可以加在基站天线其他工作频段辐射单元阵列的一侧，也可以坐落在阵列的中间)，因其去耦特性，第二辐射单元组成的阵列辐射方向图受到的影响很小。因此，第一辐射单元被允许更紧密的排布成线性阵列，从而减小天线的宽度，而不会影响天线的辐射性能。该双极化偶极子辐射单元可作用于不同频段的单频、多频阵列基站天线，可以应用于2G、3G、4G频段以及5G频段。

Claims (5)

1.一种带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元，其特征在于：包括辐射器、耦合馈电杆、馈电底座以及引向器；所述辐射器包括四个偶极臂，四个偶极臂呈正十字交叉型，每个偶极臂由上至下依次包括第一PCB层、第一介质层、第二PCB层、第三PCB层、第二介质层和第四PCB层；所述第二PCB层的金属层被完全去除，所述第一PCB层和第四PCB层上的电路结构相同，设有至少两个直线排列的矩形金属层，所述第三PCB层连接至所述耦合馈电杆，在对应于所述矩形金属层位置处设有开路支路，所述第三PCB层的开路支路与所述第一PCB层和第四PCB层上矩形金属层通过金属化通孔相连，构成半封闭的金属套筒电路结构，每个矩形金属层上的金属化通孔的布局呈开口朝向偶极臂十字交叉点方向的U型。

2.根据权利要求1所述的带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元，其特征在于：所述偶极臂的长度介于工作波长的五分之二到五分之三之间。

3.根据权利要求1所述的带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元，其特征在于：所述引向器使用钣金加工或者PCB印刷电路制成。

4.一种基站天线，其特征在于：包括工作频率不同的第一辐射单元和第二辐射单元，所述第一辐射单元采用根据权利要求1-3任一项所述的带有去耦结构的双极化偶极子辐射单元。

5.根据权利要求4所述的基站天线，其特征在于：所述第一辐射单元加在由第二辐射单元组成的阵列的一侧或坐落在由第二辐射单元组成的阵列的中间。

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