CN219371361U - 基站天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，提供一种基站天线，包括馈电单元、辐射体以及隔离层。馈电单元具有馈电端面；辐射体设置于馈电端面上并与馈电端面相间隔设置；隔离层间隔地设置于辐射体远离馈电端面的一侧。本实用新型提供的基站天线，在其馈电单元的厚度方向上，辐射体的上方空间增设隔离层，相较于传统的采用隔离条对辐射体进行间隔以实现解耦，其辐射体可在隔离层所在平面内进行解耦，以提升辐射体的隔离度，进而提升整个基站天线的隔离度，同时，该种增设方式对辐射体的安装不受限，即，隔离层与辐射体之间的间距可进行调整，为辐射体在馈电单元的馈电端面上紧凑安装提供先决条件，有利于基站天线向小型化发展。

Description

基站天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其提供一种基站天线。

背景技术

在5G通信中采用了Massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术，是指在无线通信领域使用多天线发送和接收信号的技术。该技术通过多径传播实现无线信道容量增加，提高频谱利用效率。由于MIMO技术具有提高通信系统可靠性和增加信道容量的能力，因此也被认为是5G核心技术之一。

然而，MIMO系统要求独立通道具有低相关性，这就需要天线阵元具有低互耦/高隔离的特点，互耦已经成为制约MIMO天线性能的核心因素。互耦是由天线阵元间电磁相互作用所产生的一种物理现象，其成因可以归结为空间辐射、表面电流以及表面波。对于阵列天线解耦，不仅仅需要考虑互耦的降低，也需要考虑解耦方法对天线整体性能的影响以及对大规模天线阵列的适用性。

通常，是在阵元或子阵间增加城墙式的隔离条来提高通道的隔离度，该种方式受限于间距条件较大的情况，而在窄间距条件下其隔离度则难以满足系统要求。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种基站天线，旨在解决现有的基站天线的通道受限于间距而致使隔离度难以提升的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本申请实施例提供一种基站天线，包括：

馈电单元，所述馈电单元具有馈电端面；

辐射体，所述辐射体设置于所述馈电单元的所述馈电端面上并与所述馈电端面相间隔设置；

隔离层，所述隔离层间隔地设置于所述辐射体远离所述馈电端面的一侧。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的基站天线，在辐射体背离馈电单元的馈电端面的一侧上间隔地设置有隔离层，相较于传统的采用隔离条对辐射体进行间隔以实现解耦，本申请的基站天线，其辐射体可在隔离层所在平面内进行解耦，以提升辐射体的隔离度，进而提升整个基站天线的隔离度，同时，该种增设方式对辐射体的安装不受限，即，隔离层与辐射体之间的间距可进行调整，为辐射体在馈电单元的馈电端面上紧凑安装提供先决条件，有利于基站天线向小型化发展。

在一些实施例中，所述基站天线包括至少两个所述隔离层，在所述馈电单元的厚度方向上，各所述隔离层间隔设置。

通过采用上述技术方案，可根据实际使用需求，增加隔离层的数量，实现天线的多极化发展。

在一些实施例中，相邻的所述隔离层之间设有第一支撑柱。

通过采用上述技术方案，利用第一支撑柱对相邻两个隔离层之间形成支撑关系。

在一些实施例中，各所述隔离层的相对介电常数为4～50。

通过采用上述技术方案，根据实际的去耦需要，选择对应相对介电常数的隔离层，例如，各隔离层的相对介电常数可为4、10、15、20、25、30、35、40、45、50等。

在一些实施例中，所述隔离层包括介质层以及设于所述介质层上的周期性结构。

通过采用上述技术方案，通过在隔离层的介质层上设置周期性结构，以调整隔离层的相对介电常数。

在一些实施例中，所述周期性结构包括设于所述介质层上的导电体。

在一些实施例中，所述导电体呈十字形、一字形或者V形中的任意一种。

在一些实施例中，所述周期性结构为开设于所述介质层上的通孔结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的基站天线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的基站天线的隔离层的主视图；

图3为本实用新型实施例二提供的基站天线的隔离层的主视图；

图4为对照实施例中无隔离层覆盖时基站天线的通道间隔离度的示意图；

图5为本实施例中加载隔离层后基站天线的通道间隔离度的示意图。

其中，图中各附图标记：

10、馈电单元；10a、馈电端面；

20、辐射体；

30、隔离层；31、介质层；32、周期性结构。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

MIMO系统要求独立通道具有低相关性，这就需要天线阵元具有低互耦/高隔离的特点，互耦已经成为制约MIMO天线性能的核心因素。互耦是由天线阵元间电磁相互作用所产生的一种物理现象，其成因可以归结为空间辐射、表面电流以及表面波。对于阵列天线解耦，不仅仅需要考虑互耦的降低，也需要考虑解耦方法对天线整体性能的影响以及对大规模天线阵列的适用性。

目前的做法是增大辐射体之间的间距，或者，在阵元或子阵间增加城墙式的隔离条，以实现解耦，进而提高通道的隔离度。然而无论上述哪种方式，均需要更大地设置间距，难以解决窄间距下也具有高隔离度的问题，尤其是当天线追求小型化时，辐射体和馈电单元之间的距离需要设计的较小，采用传统的方法已经达不到所需的隔离度指标。

有鉴于此，本申请提供一种基站天线，在馈电单元的厚度方向上，各隔离层相间隔地设置于辐射体的上方，因此，在各隔离层所在平面内，反射波和耦合相抵消而实现解耦，即，各辐射体在各隔离层所在平面内实现解耦，从而提升基站天线的隔离度，同时，解决了辐射体在馈电端面上的设置位置受限的问题，相邻的两个辐射体的间距可以设置的更窄，有利于基站天线向小型化发展。

请参考图1，本申请实施例提供一种基站天线，包括馈电单元10、辐射体20以及隔离层30。

其中，馈电单元10的具体结构形式可以包括反射板，以及具有馈电网络和辐射单元的馈电结构，馈电结构安装于反射板上。馈电结构可以是金属带线结构，以金属片状型材切割制成；馈电结构也可以是在印刷电路板上蚀刻出相应的馈电网络及辐射单元。

辐射体20为板状金属或表面金属化的介质板。隔离层30是层状结构，其结构具有平整性，隔离层30具有一定贮电能力。例如，该隔离层30可由绝缘材料和导电材料组合而成。或者，该隔离层30仅由绝缘材料制成。

其中，馈电单元10具有馈电端面10a。

可选地，馈电单元10包括低介电常数低损耗的绝缘支撑垫，馈电结构位于绝缘支撑垫与反射板之间，绝缘支撑垫远离馈电结构的端面为馈电端面10a。

可选地，馈电单元10还包括金属盖板，金属盖板与反射板相扣合以形成空腔，馈电结构位于空腔中，金属盖板背离反射板的外端面为馈电端面10a。

可选地，馈电结构为在印刷电路板上蚀刻出相应的馈电网络及辐射单元，印刷电路板远离反射板的端面为馈电端面10a。

当然，馈电端面10a在馈电单元10上的具体位置并不限于上述实施例，本申请对此不做限制。

辐射体20设置于馈电单元10的馈电端面10a上，并且辐射体20与馈电端面10a相间隔设置；隔离层30间隔地设置于辐射体20远离所述馈电端面的一侧。

如图1所示，馈电单元10的厚度方向可定义为Z方向，馈电单元10的馈电端面10a为与Z方向相垂直的XY平面。隔离层30所在平面与XY平面相平行，并且，沿Z方向相间隔设置。

如此，辐射体20发出的辐射波经当前隔离层30反射形成反射波，然后反射波与在同一XY平面上的另一辐射体20发出的辐射波交叉耦合，当引入合适的幅度和相位的反射波时，则可抵消辐射体20在各隔离层30所在平面的耦合，达到解耦的目的。

这里，辐射体的数量、在馈电端面上的分布形式以及形状均不做限定。

示例地，如图1所示，辐射体20的数量为多个，各辐射体20为方形辐射体，各方形辐射体呈阵列分布于馈电端面10a上。

通过采用上述技术方案，各方形辐射体20呈阵列分布有利于提高基站天线的通信可靠性和增加信道容量的能力。

示例地，馈电端面10a为与Z方向相垂直的XY平面，其中，XY平面具有X方向和垂直于X方向的Y方向，方形辐射体20相邻的两个边长分别平行于X方向和Y方向，并且，沿X方向和Y方向相间隔的设置。由于各隔离层30沿Z方向相间隔设置，其不占据XY平面内的空间，因此，相邻两个方形辐射体20的边长之间的间距可以更小，各方形辐射体20在馈电单元10上的排布更加紧凑，在方形辐射体20的数量相同的情况下，基站天线在XY平面内的边长可设计的更小，有利于基站天线往小型化发展。

当然，辐射体20还可为其他形状，例如，三角形、圆形等。

辐射体20可在馈电单元10的厚度方向上仅设置一层，辐射体20也可以在馈电单元10的厚度方向上层叠设置多层，各层辐射体20之间均相间隔设置。

示例地，在馈电单元10的厚度方向上，多个辐射体20相间隔设置。

通过采用上述技术方案，辐射体20在馈电单元10的厚度方向上层叠地间隔设置为多层，可以扩展基站天线的带宽，实现多频，以及，增加基站天线的信道容量的能力。

同时，隔离层30与辐射体20之间的间距，可根据实际的解耦需求进行调整。

并且，相较于传统的通过增大辐射体20之间的间距，或者，在阵元或子阵间增加城墙式的隔离条，以实现解耦的方式，本申请的辐射体20之间的间距可以更加紧密，整体上，辐射体20的排列更加紧凑，辐射体20与馈电端面10a之间的距离也可以设计的更小，那么，基站天线的边长和高度可以更小，更适合小型化的发展。

示例地，请参考图4和图5，图4为对照实施例中无隔离层30覆盖时基站天线的通道间隔离度的示意图；图5为本实施例中加载隔离层30后基站天线的通道间隔离度的示意图。从图4和图5的对比可知，在加载了隔离层30后，基站天线的通道间隔离度有明显提升。

本实用新型提供的基站天线，在辐射体20背离馈电单元10的馈电端面10a的一侧上间隔地设置有隔离层30，相较于传统的采用隔离条对辐射体20进行间隔以实现解耦，本申请的基站天线，其辐射体20可在隔离层30所在平面内进行解耦，以提升辐射体20的隔离度，进而提升整个基站天线的隔离度，同时，该种增设方式对辐射体20的安装不受限，即，隔离层30与辐射体20之间的间距可进行调整，为辐射体20在馈电单元10的馈电端面10a上紧凑安装提供先决条件，有利于基站天线向小型化发展。

在一些实施例中，各隔离层30的相对介电常数为4～50。

需要说明的是，隔离层30的相对介电常数指的是隔离层30整体的等效介电常数，而非隔离层30本身某一种材料的介电常数。例如，隔离层30包括陶瓷层和塑料层，那么隔离层30的相对介电常数则是陶瓷层和塑料层二者综合后的等效介电常数，而非陶瓷层或塑料层任意一者材料的介电常数。再例如，隔离层30包括绝缘层和金属条，那么隔离层30的相对介电常数则是绝缘层和金属条二者综合后的等效介电常数。

根据实际的解耦需要，选择对应相对介电常数的隔离层30，例如，各隔离层30的相对介电常数可为4、10、15、20、25、30、35、40、45、50等。

这里，隔离层30的相对介电常数表征的是隔离层30的介电性质或极化性质的物理参数，即，隔离层30的贮电能力。因此，调整隔离层30的相对介电常数以及隔离层30与辐射体20的距离以满足相应的解耦要求。

请参考图1，在一些实施例中，基站天线包括至少两个隔离层30，在馈电单元10的厚度方向上，各隔离层30间隔设置。

可以理解地，可根据实际使用需求，增加隔离层30的数量，实现天线的多极化发展。

示例地，如图1所示，当基站天线为双极化天线时，在馈电单元10的厚度方向上，间隔地设置有两个隔离层30。馈电单元10的厚度方向可定义为Z方向，辐射体20设置在馈电单元10的馈电端面10a为与Z方向相垂直的XY平面。各隔离层30所在平面与XY平面相平行，并且，沿Z方向相间隔设置。

这里，各隔离层30之间的间距不做限定，可根据实际的解耦需求进行调整。

在一个实施例中，相邻的隔离层30之间设有第一支撑柱。

通过采用上述技术方案，利用第一支撑柱在相邻隔离层30之间形成支撑关系。

这里，第一支撑柱的数量、长度以及设置位置不做限定，以能够使得各隔离层30形成相分隔的状态为准。

示例地，相邻两个隔离层30之间的第一支撑柱的数量为一个，该第一支撑柱设于隔离层30的中部处。

示例地，相邻两个隔离层30之间的第一支撑柱的数量为三个，该三个第一支撑柱等距离地设置在隔离层30上。

示例地，相邻两个隔离层30之间的第一支撑柱的数量为四个，该四个第一支撑柱依次设置在隔离层30的四个顶角上。

具体地，可在对应的隔离层30上开设第一安装孔，并且，第一支撑柱包括沿自身轴线依次连接的第一柱段、第二柱段以及第三柱段，其中，第一柱段和第三柱段的外径小于第二柱段的外径，因而，第一柱段与第二柱段的连接处形成台阶结构，同样地，第三柱段与第二柱段的连接处形成台阶结构，以及，第一柱段和第三柱段与对应的第一安装孔相适配，从而使得第一支撑柱对相邻两个隔离层30形成分隔关系。

在一个实施例中，在馈电单元10的厚度方向上，多个辐射体20相间隔设置，相邻的辐射体20之间设有第二支撑柱。

通过采用上述技术方案，利用第二支撑柱在相邻辐射体20之间形成支撑关系。

这里，第二支撑柱的数量、长度以及设置位置不做限定，以能够使得各辐射体20形成相分隔的状态为准。

示例地，相邻两个辐射体20之间的第二支撑柱的数量为一个，该第二支撑柱设于辐射体20的中部处。

示例地，相邻两个辐射体20之间的第二支撑柱的数量为三个，该三个第二支撑柱等距离地设置在辐射体20上。

示例地，相邻两个辐射体20之间的第二支撑柱的数量为四个，该四个第二支撑柱依次设置在辐射体20的四个顶角上。

具体地，可在对应的辐射体20上开设第二安装孔，并且，第二支撑柱包括沿自身轴线依次连接的第四柱段、第五柱段以及第六柱段，其中，第四柱段和第六柱段的外径小于第五柱段的外径，因而，第四柱段与第五柱段的连接处形成台阶结构，同样地，第六柱段与第五柱段的连接处形成台阶结构，以及，第四柱段和第六柱段与对应的第二安装孔相适配，从而使得第二支撑柱对相邻两个辐射体20形成分隔关系。

在一个实施例中，在辐射体20与隔离层30之间还设置由第三支撑柱，第三支撑柱用于实现该辐射体20与该隔离层30形成分隔关系。这里，第三支撑柱的数量、设置位置以及结构形式可参考第一支撑柱或第二支撑柱，这里不再描述。

当然，在一个实施例中，可以不设置第三支撑柱，也能实现辐射体20与隔离层30形成分隔关系。示例地，隔离层30与馈电端面10a之间可以设置第四支撑柱，第四支撑柱的长度大于任意辐射体30与馈电端面10a之间的距离，这样，也可以实现辐射体20与隔离层30形成分隔关系。这里，第四支撑柱的数量、设置位置以及结构形式可参考第一支撑柱或第二支撑柱，这里不再描述。

在一些实施例中，隔离层30与辐射体20之间的距离可调。

可以理解地，隔离层30与辐射体20之间的距离为隔离层30所在平面至辐射体20所在平面之间的最小距离，二者之间的距离可通过支撑结构以维持，支撑结构可为支撑杆、支撑架以及悬吊链等。以及，二者之间的距离可调可以是支撑结构本身具有可伸缩性，能够实现隔离层30与辐射体20之间的距离调整，还可以是支撑结构本身不可调，但，可通过更换新的支撑结构来实现二者之间的距离变化。

通过采用上述技术方案，可以根据实际的解耦需求适应性调整隔离层30与辐射体20之间的距离，相比于现有技术中改变辐射体20之间的间距，或者，调整阵元或子阵间的隔离条来说，本申请的实施例对隔离度的调节十分简单方便，并且不会改变辐射体20的排布以及基站天线的整体结构。

请参考图2和图3，在一些实施例中，隔离层30包括介质层31以及设于介质层31上的周期性结构32。

可以理解地，周期性结构32是指在结构形式上具有一定的相同性和重复性，即，周期性结构32应是由多个结构相同的子结构在空间上进行重复性排布所形成，这里，排布的方式不做限定，例如，可以是呈阵列排布，也可以呈线性排布，或者，呈间距渐变的排布。周期性结构32可以设置于介质层31的局部，也可以是介质层31上全部设置周期性结构32。以及，周期性结构32可是设置在介质层31上的实体结构，也可以是开设于介质层31上的虚体结构，或者，虚实结构共存的结构。

周期性结构32用于调整隔离层30整体或局部的相对介电常数，以及，使隔离层30的相对介电常数分布更加均匀或呈规律性渐变，进而利于隔离层30整体或局部的相对介电常数稳定，并且，周期性结构32也可用于与各辐射体20相适配。

示例地，辐射体20的数量为多个，各辐射体20呈阵列分布于馈电端面10a上。此时，整个介质层31上均形成有周期性结构32，以满足周期性结构能够覆盖所有的辐射体20。

这里，介质层31可为陶瓷材质、硅胶、橡胶等。

通过采用上述技术方案，通过在隔离层30的介质层31上设置周期性结构32，以调整隔离层30的相对介电常数。

具体地，在一个实施例中，介质层31的材料包括陶瓷介质材料。陶瓷介质材料不仅成本低，易于制造，并且介电常数偏高，相对介电常数更易设置为4～50，以满足相应的解耦要求。

具体地，请参考图2和图3，在一个实施例中，周期性结构32包括设于介质层31上的导电体。

可以理解地，导电体可以为金属材质，或者，具有导电能力的材料。

示例地，将介质层31背离辐射体20的一端面划分呈若干个区域，在各区域中设置导电体32，各导电体32在介质层31所在平面的投影未覆盖当前区域，因而，导电体32仅覆盖介质层31的局部。

示例地，导电体32可为金属镀层或导电材质的镀层，并且，完全覆盖于介质层31背离辐射体20的整个端面上，即该导电体32完全覆盖于介质层31。具体地，导电体32由呈阵列分布的金属件组成。

请参考图3，金属件的数量为十二个，各金属件按照三乘四的阵列形式布设在介质层31上。此时，介质层31为正方形介质层31，各金属件之间间距较大。

当然，金属件的数量也可增加，以及，相邻的金属件之间的间距也可以更小，例如，请参考图2，金属件的数量为一百一十个，各金属件按照十一乘十的阵列形式布设在介质层31上。此时，介质层31为正方形介质层31，各金属件之间间距则更小，排列更紧密。

在一个实施例中，导电体呈十字形、一字形或者V形中的任意一种。

可以理解地，导电体可为十字形、一字形或者V形中的任意一种结构形式，并呈一定排布要求设置在介质层31上。

当然，导电体还可为其他结构形式，这里不做限定。

在一些实施例中，周期性结构32为开设于介质层31上的通孔结构。

可以理解地，本实施例中，该周期性结构32为虚体的通孔结构，并且，在馈电单元10的厚度方向上，通孔结构是贯通介质层31的，并且，通过设置通孔结构在介质层31上的设置位置以及开孔大小来调整隔离层30的相对介电常数。

这里，通孔结构可为呈阵列分布于介质层31上的圆孔、方孔以及条形孔中任意一种或几种。

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

Claims (10)

1.一种基站天线，其特征在于，包括：

馈电单元，所述馈电单元具有馈电端面；

辐射体，所述辐射体设置于所述馈电单元的所述馈电端面上并与所述馈电端面相间隔设置；

隔离层，所述隔离层间隔地设置于所述辐射体远离所述馈电端面的一侧。

2.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于：所述基站天线包括至少两个所述隔离层，在所述馈电单元的厚度方向上，各所述隔离层间隔设置。

3.根据权利要求2所述的基站天线，其特征在于：相邻的所述隔离层之间设有第一支撑柱。

4.根据权利要求1所述的基站天线，其特征在于：所述隔离层的相对介电常数为4～50。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基站天线，其特征在于：所述隔离层与所述辐射体之间的距离可调。

6.根据权利要求1至4任一项所述的基站天线，其特征在于：所述隔离层包括介质层以及设于所述介质层上的周期性结构。

7.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于：所述介质层的材料包括陶瓷介质材料。

8.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于：所述周期性结构包括设于所述介质层上的导电体。

9.根据权利要求8所述的基站天线，其特征在于：所述导电体呈十字形、一字形或者V形中的任意一种。

10.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于：所述周期性结构为开设于所述介质层上的通孔结构。