CN218334313U - 一种低频辐射单元和基站天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，公开了一种低频辐射单元和基站天线，所述低频辐射单元包括介质基板以及设于所处介质基板两侧的辐射结构和馈电结构，所述辐射结构包括半波振子、巴伦和公共地；所述馈电结构包括与所述半波振子对应耦合连接的微带线，位于相对侧的所述微带线相互连接；每个所述半波振子包括两个对称分布的辐射臂，所述巴伦与所述辐射臂、所述公共地连接，每个辐射臂包括至少两个矩形辐射段，相邻两个所述矩形辐射段通过弯折线段连接。本实用新型能够降低低频辐射单元对高频方向图的影响，提高低频辐射单元增益。

Description

一种低频辐射单元和基站天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元和基站天线。

背景技术

现有的多频阵列天线中，低频辐射单元常嵌套在高频辐射单元中，高频辐射单元会在低频辐射单元上产生高频感应电流并激发高频散射电场。此散射电场与高频辐射单元的辐射电场相互叠加，导致高频方向图发生畸变。因此，如何在低频辐射单元上抑制高频感应电流成为亟需解决的关键问题。

目前，大部分具备抑制高频感应电流功能的低频辐射单元由于采用感应电流抑制部件，存在低频辐射单元增益降低的问题。例如，专利CN211126048U公开了一种低频宽频振子，采用两个相同极化半波振子构成一个二元阵方式，以提高辐射单元的增益。但是，上述方式中需采用金属压铸工艺或钣金工艺，开模周期长，成本高。此外，上述产品占用天线内部空间较大，距离高频辐射单元较近，严重干扰高频辐射单元的性能。

实用新型内容

本实用新型提供了一种低频辐射单元和基站天线，能够降低低频辐射单元对高频方向图的影响，提高低频辐射单元增益。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低频辐射单元，包括介质基板以及设于所处介质基板两侧的辐射结构和馈电结构，所述辐射结构包括半波振子、巴伦和公共地；所述馈电结构包括与所述半波振子对应耦合连接的微带线，位于相对侧的所述微带线相互连接；

每个所述半波振子包括两个对称分布的辐射臂，所述巴伦与所述辐射臂、所述公共地连接，每个辐射臂包括至少两个矩形辐射段，相邻两个所述矩形辐射段通过弯折线段连接。

优选地，所述辐射结构包括四个相同的半波振子、四个相同的巴伦和一个公共地，四个所述半波振子构成正方形、八边形或圆形。

优选地，位于对角的两个半波振子极化相同，位于对角的两个半波振子构成正45度极化的二元阵。

优选地，所述矩形辐射段的宽度大于5mm,所述弯折线段的宽度小于2mm。

优选地，所述矩形辐射段的宽度为所述弯折线段的宽度的4-15倍。

优选地，每个所述矩形辐射段的长度和/或宽度相同或不同，每个所述弯折线段的长度和/或宽度相同或不同。

优选地，所述辐射臂和所述巴伦的长度为所述低频辐射单元中心频率的四分之一波长。

优选地，所述微带线包括不同长度和宽度的微带线阻抗变换段。

优选地，所述辐射结构和所述馈电结构为PCB板上的金属带。

本实用新型还提供了一种基站天线，包括反射板，所述反射板上设有多个高频辐射单元以及如上述任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元设于多个所述高频辐射单元之间。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种低频辐射单元，包括介质基板以及设于所处介质基板两侧的辐射结构和馈电结构，所述辐射结构包括半波振子、巴伦和公共地；所述馈电结构包括与所述半波振子对应耦合连接的微带线，位于相对侧的所述微带线相互连接；每个所述半波振子包括两个对称分布的辐射臂，所述巴伦与所述辐射臂、所述公共地连接，每个辐射臂包括至少两个矩形辐射段，相邻两个所述矩形辐射段通过弯折线段连接。

本实用新型提供的辐射单元中，通过在辐射臂上增加弯折线段形成高阻抗区域，从而抑制高频感应电流的产生，降低了低频辐射单元对高频辐射单元方向图的影响，提高低频辐射单元增益。同时，整个结构采用印刷电路形式制作，降低了低频辐射单元的加工难度，降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供低频辐射单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的低频辐射单元的另一结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的低频辐射单元的正面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的低频辐射单元的背面示意图；

图5为本实用新型实施例中低频辐射单元的驻波比仿真结果示意图；

图6为本实用新型实施例中低频辐射单元的隔离度仿真结果示意图；

图7为本实用新型实施例提供的基站天线结构示意图。

其中，附图标记如下：100、低频辐射单元；10、介质基板；20、辐射结构；20a、半波振子；20b、半波振子；20c、半波振子；20d、半波振子；21、辐射臂；211、矩形辐射段；212、弯折线段；30、巴伦；40、馈电结构；40a、微带线；40b、微带线；40c、微带线；401、阻抗变换段；402、阻抗变换段；403、阻抗变换段；50、公共地；501、缺口；200、高频辐射单元；300、反射板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1、图2，本实用新型实施例提供的低频辐射单元，包括介质基板以及设于所处介质基板两侧的辐射结构和馈电结构，所述辐射结构包括半波振子、巴伦和公共地；所述馈电结构包括与所述半波振子对应耦合连接的微带线，位于相对侧的所述微带线相互连接；每个所述半波振子包括两个对称分布的辐射臂，所述巴伦与所述辐射臂、所述公共地连接，每个辐射臂包括至少两个矩形辐射段，相邻两个所述矩形辐射段通过弯折线段连接。

在本实施例中，辐射结构20、巴伦30和公共地50均为介质基板10下表面的金属带，馈电结构40为介质基板10上表面的金属带。整个结构采用印刷电路形式制作，降低了低频辐射单元的加工难度，降低生产成本。

如图3所示，辐射结构20以覆铜层方式形成在所述介质基板10下表面，包括旋转对称分布的四个半波振子20a、20b、20c、20d，四个半波振子布置成正方形状。当然，还可以布置为八边形或圆形等形状。本实施例中，每个半波振子包括两个轴对称分布的辐射臂21，每个辐射臂21包括三个矩形辐射段211，且每相邻两个矩形辐射段211通过一弯折线段212连接。每个辐射臂21的矩形辐射段211和弯折线段212的个数并不受具体限制，可以根据实际需求设置为任意个数。矩形辐射段211的宽度大于5mm,弯折线段212的宽度小于2mm，所述矩形辐射段的宽度为所述弯折线段的宽度的4-15倍。每个矩形辐射段211的长度和/或宽度相同或不同，每个所述弯折线段212的长度和/或宽度相同或不同，具体需要综合考虑其高频感应电流分布和输入阻抗特性。

本实施例中，由于弯折线段212比较细，在频率较高时可充当高阻抗区域，该高阻抗区域被设计成抑制高频感应电流，而不显著影响低频输入电流在辐射臂上流动的能力，即像电感一样起作用。因此，低频电流可以基本上不受影响透过辐射元件，而高频感应电流被抑制。本实施例通过调节矩形辐射段211和弯折线段212的长宽尺寸，可达到在较宽的频带内实现抑制高频感应电流的目的。

在上述的辐射结构20中，半波振子20a和对角的20c极化相同，两者构成正45度极化的二元阵，半波振子20b和对角的20d极化相同，构成负45度极化的二元阵，两个极化正交，四个半波振子构成双极化辐射单元。同时，二元阵结构相比单个半波振子具有更高的辐射增益及更稳定的波束形态。

进一步地，四个巴伦30旋转对称分布，其上端分别与辐射臂21相连，下端与公共地50相连接。巴伦30起到平衡馈电的作用，同时作为馈电结构40的接地面。所述辐射臂和所述巴伦的长度为所述低频辐射单元中心频率的四分之一波长。

进一步地，公共地50处于介质基板10下表面中间位置，在合适位置开有两个圆形缺口501，供同轴电缆的芯线通过。输入信号经同轴电缆传输至天线。同轴电缆的外皮和公共地50相焊接，同轴电缆的芯线与馈电结构40相焊接。

如图4所示，馈电结构40以覆铜层方式形成在所述介质基板10上表面，用于为辐射结构20进行馈电。馈电结构40包括呈L形的微带线40a、40b、40c、40d,分别对半波振子20a、20b、20c、20d进行耦合馈电。所述微带线包括不同长度和宽度的微带线阻抗变换段。本实施例中，微带线40d由不同宽度及长度的微带线阻抗变换段401、402和403三段组成，其它微带线40a、40b、40c具有类似结构。实际上微带线阻抗匹配结构中不同宽度的微带线的个数并不受限制，可以根据实际需求设置为任意个数。

具体地，位于相对侧的微带线40b和40d底部两两连接，构成负45度极化二元阵的馈电线路。位于相对侧的微带线40a和40c底部两两连接，为避免与微带线40d导通，微带线40a和40c在中间截断，并通过一根金属导线进行跨接，构成正45度极化二元阵的馈电线路。两根馈电同轴电缆的芯线分别在微带线连接处与馈电结构40进行焊接，信号由此进入馈电结构40。见图5及图6，本实施例低频辐射单元在820-960MHz频段范围内的驻波比VSWR小于1.4，隔离度S21小于-25dB。

如图7所示，本实用新型还提供一种基站天线，包括反射板300，所述反射板300上分布设有多个高频辐射单元200和多个如上述实施例所述的低频辐射单元100，所述低频辐射单元设于多个所述高频辐射单元之间。示例性地，所述低频辐射单元100嵌套插入高频辐射单元的中间。

需要说明的是，本实施例天线的低频辐射单元100和高频辐射单元200的排列和个数不限于图中所示，可以根据实际需要任意设定。

本实用新型提供的辐射单元中，通过在辐射臂上增加弯折线段形成高阻抗区域，从而抑制高频感应电流的产生，降低了低频辐射单元对高频辐射单元方向图的影响，提高低频辐射单元增益。同时，整个结构采用印刷电路形式制作，降低了低频辐射单元的加工难度，降低生产成本。

本实用新型提供的辐射单元优点如下：

1.本实用新型涉及的辐射单元中，通过在辐射臂上增加弯折线段形成高阻抗区域，从而抑制高频感应电流的产生，降低了低频辐射单元对高频辐射单元方向图的影响；

2.本实用新型涉及的辐射单元中，通过馈电结构将位于相对侧的两个同极化半波振子连接成一个二元阵列，相比单个半波振子具有更高的辐射增益及更稳定的波束形态。

3.本实用新型涉及的辐射单元中，两个正交极化的辐射体和巴伦都一体共面，无需外接巴伦，体积小，结构简单，因此可以采用PCB板结构，成本低，一致性好。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低频辐射单元，其特征在于，包括介质基板以及设于所处介质基板两侧的辐射结构和馈电结构，所述辐射结构包括半波振子、巴伦和公共地；所述馈电结构包括与所述半波振子对应耦合连接的微带线，位于相对侧的所述微带线相互连接；

每个所述半波振子包括两个对称分布的辐射臂，所述巴伦与所述辐射臂、所述公共地连接，每个辐射臂包括至少两个矩形辐射段，相邻两个所述矩形辐射段通过弯折线段连接。

2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射结构包括四个相同的半波振子、四个相同的巴伦和一个公共地，四个所述半波振子构成正方形、八边形或圆形。

3.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，位于对角的两个半波振子极化相同，位于对角的两个半波振子构成正45度极化的二元阵。

4.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述矩形辐射段的宽度大于5mm,所述弯折线段的宽度小于2mm。

5.根据权利要求4所述的低频辐射单元，其特征在于，所述矩形辐射段的宽度为所述弯折线段的宽度的4-15倍。

6.根据权利要求5所述的低频辐射单元，其特征在于，每个所述矩形辐射段的长度和/或宽度相同或不同，每个所述弯折线段的长度和/或宽度相同或不同。

7.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射臂和所述巴伦的长度为所述低频辐射单元中心频率的四分之一波长。

8.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述微带线包括不同长度和宽度的微带线阻抗变换段。

9.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射结构和所述馈电结构为PCB板上的金属带。

10.一种基站天线，其特征在于，包括反射板，所述反射板上设有多个高频辐射单元以及如权利要求1-9任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元设于多个所述高频辐射单元之间。

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