WO2023092294A1

WO2023092294A1 - 天线单元、天线及天馈系统

Info

Publication number: WO2023092294A1
Application number: PCT/CN2021/132496
Authority: WO
Inventors: 万振兴; 杜子静; 王晓东
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-06-01

Abstract

本申请涉及天线领域，尤其涉及一种天线单元、天线及天馈系统，其中天线单元包括反射元件和位于反射元件同一侧的作为辐射体的两个单极子，两个单极子的水平段交叉布置，且两个单极子采用耦合馈电。同时，在单极子附近增加耦合体，该耦合体包括一对耦合结构，每个耦合结构能够分别与其中一个单极子的水平段和竖直段耦合，其中，耦合结构与单极子的竖直段同向延伸，耦合结构与单极子的水平段反向延伸。上述天线单元能够避免其他频段的方向图恶化，增大系统之间的隔离度，通过耦合结构与单极子配合，以减小单极子竖直段的辐射场，增大单极子水平段的辐射场，降低单极子的交叉极化，改善多频阵列天线的电气性能。

Description

天线单元、天线及天馈系统

技术领域

本申请涉及天线领域，尤其是涉及一种天线单元、天线及天馈系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，作为天线中核心部件的天线元件的发展备受青睐。如图1(a)所示，天线阵列由多个天线单元10阵列而成，每个天线单元10又包括辐射体11(例如图1(a)中的高频辐射体11a和低频辐射体11b)和反射元件12。在多频天线中，天线阵列中的天线单元10包括工作频段不同的高频单元10a和低频单元10b。

为了实现天线的小型化，天线1中，高频单元10a中的高频辐射体11a和低频单元10b中的低频辐射体11b安装于反射元件12的同一侧，同时，结合图1(a)和图1(b)可知，高频辐射体11a的数量为8个，并按照4行2列的方式紧凑地阵列于反射元件12的第一表面12a。低频辐射体11b的数量为3个，并按照3行1列的方式紧凑地阵列于反射元件12的第一表面12a，且高频辐射体11a和低频辐射体11b采用行与行之间交替穿插的方式排列。

基于此，不同工作频段的天线单元10工作时会互相干扰。例如，高频单元10a在低频单元10b的工作频段产生共模谐振和差模谐振。一方面，共模谐振会导致高频单元10a在低频单元10b辐射场内形成较强的辐射场，该辐射场与低频单元10b的辐射场相互叠加，导致低频单元10b的方向图恶化。另一方面，差模谐振会导致高频单元10a的端口存在较高的接收能量，使得天线系统之间的隔离度较差。

发明内容

本申请实施例提供了一种天线单元、天线及天馈系统。其中，天线单元采用两个水平段交叉布置的单极子作为辐射体，且这两个单极子采用耦合馈电。并在单极子附近增加耦合体，该耦合体包括一对耦合结构，每个耦合结构能够分别与其中一个单极子的水平段和竖直段耦合，其中，耦合结构与单极子的竖直段同向延伸，耦合结构与单极子的水平段反向延伸。本申请中的天线单元，能够在高频单元和低频单元在阵列中共存时，高频单元不会在低频工作频段产生共模和差模两种模式的谐振，进而避免低频单元的方向图恶化，以及避免高频单元的端口有较强的接收能量，以及系统之间的隔离度增大。除此之外，通过耦合结构与单极子配合，以减小单极子竖直段的辐射场，增大单极子水平段的辐射场，降低单极子工作时竖直段与水平段的交叉极化，改善多频阵列天线的电气性能。

本申请的第一方面提供一种天线单元，具体包括反射元件，以及位于反射元件同一侧的两个辐射体，以及与每个辐射体分别耦合的耦合体，其中，每个辐射体通过耦合馈电。每个辐射体包括沿着竖直方向延伸的竖直段以及沿着水平方向延伸的水平段，竖直段的一端与水平段的一端相接，且两个辐射体的水平段交叉设置，其中，竖直方向与反射元件的表面相交，竖直方向与水平方向相交。耦合体包括两个耦合结构，每个耦合结构包括水平耦合枝和竖直耦合枝，其中，水平耦合枝的一端与竖直耦合枝的一端相接，竖直耦合枝与竖直段相耦合，并相对于竖直段同向延伸，水平耦合枝与水平段相耦合，并相对于水平段反向延伸，且竖直耦合枝与反射元件电连接。

其中，竖直方向与反射元件的表面相交是指竖直方向所沿的直线能够与反射元件的表面相交，竖直方向所沿的直线与反射元件的表面的夹角本申请不作具体限定，竖直方向与水平方向相交是指竖直方向所沿的直线与水平方向所沿的直线在平面内相交，或者在空间内不平行。

即在本申请的实现方式中，天线单元中采用两个水平段交叉布置的单极子作为辐射体，且这两个单极子均采用耦合馈电的方式进行馈电，以对天线单元的低频工作频段进行去耦。上述天线单元在单极子附近增加耦合体，该耦合体包括一对耦合结构，每个耦合结构能够分别与其中一个单极子的水平段和竖直段耦合，并耦合结构与单极子的竖直段同向延伸，且耦合结构与单极子的水平段反向延伸。基于此能够减弱单极子的竖直段的辐射场，以及增强单极子的水平段的辐射场，进而减弱单极子的交叉极化。其中天线单元可以为高频单元，也可以为低频单元，本申请不作具体限定。

例如，天线单元包括反射元件、耦合体、结构相同的第一辐射体和第二辐射体。第一辐射体、第二辐射体和耦合体分布于反射元件的同一侧。第一辐射体和第二辐射体为平板状的单极子，且第一辐射体和第二辐射体通过耦合馈电的方式进行馈电。

在一些实现方式中，第一辐射体在自身所处的平面内呈“弓”字型，第二辐射体在自身所处的平面内呈“弓”字型。其中，第一辐射体自身所处的平面是指竖直方向和第一水平方向处于同一平面内时，竖直方向和第一水平方向共同形成的平面，第二辐射体自身所处的平面是指竖直方向和第二水平方向处于同一平面内时，竖直方向和第二水平方向共同形成的平面。第一辐射体包括沿着竖直方向布局的第一竖直段、沿着第一水平方向布局的第一水平段和第一过渡段。其中，第一竖直段的一端与第一水平段的一端相接，第一竖直段的另一端与第一过渡段的一端的相接。第一过渡段的另一端作为第一辐射体的馈入端。

在另一些实现方式中，第一辐射体在所处的平面的内呈现“T”字型。第二辐射体在所处的平面的内呈现“T”字型。第一辐射体包括沿着竖直方向布局的第一竖直段、沿着第一水平方向布局的第一水平段和第一过渡段。其中，第一竖直段的一端与第一水平段的一端相接，第一竖直段的另一端与第一过渡段的一端的相接。第一过渡段的另一端作为第一辐射体的馈入端。除此之外，为了均衡上述天线单元辐射场的均衡性，第一辐射体还包括由第一水平段的一端，相对于第一水平段反向延伸的平衡段。

可以理解前述第一辐射体和第二辐射体中的过渡段可以取消，也即第一竖直段的另一端为第一辐射体的馈入端，第二竖直段的另一端为第二辐射体的馈入端。

第一耦合结构包括沿着竖直方向布局的第一竖直耦合枝和沿着第一水平方向的第一水平耦合枝。第一竖直耦合枝相对于第一竖直段同向延伸，并与第一竖直段相耦合，第一水平耦合枝相对于第一水平段反向延伸，并与第一水平段相耦合。其中，同向延伸是指耦合枝的末端和竖直段(或水平段)的末端朝向同一个方向，反向延伸是指耦合枝的末端和竖直段(或水平段)的末端朝向相反方向。末端是指伸入部件伸入周围环境中的端部，例如，末端可以是：第一水平段的另一端，第二水平段的另一端，第一竖直段的另一端，第二竖直段的另一端，等等。

第二耦合结构包括沿着竖直方向布局的第二竖直耦合枝和沿着第二水平方向布局的第二水平耦合枝。第二竖直耦合枝相对于第二竖直段同向延伸，并与第二竖直段相耦合，第二水平耦合枝相对于第二水平段反向延伸，并与第二水平段相耦合。

上述天线单元，辐射体采用耦合馈电的单极子，通过耦合馈电对天线单元在低频段做去耦，使得高频单元和低频单元在阵列中共存时，高频单元不会在低频工作频段产生共模和差模两种模式的谐振，进而避免低频单元的方向图恶化，以及避免高频单元的端口有较强的接收能量以及系统之间的隔离度增大。除此之外，通过耦合结构与单极子配合，以减小单极子竖直段的辐射场，增大单极子水平段的辐射场，降低单极子的交叉极化，改善多频阵列天线的电气性能。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，两个辐射体的水平段垂直交叉设置，竖直方向和水平方向相垂直，且竖直方向垂直于反射元件的表面。

即在本申请的实现方式中，竖直方向与反射元件的第一表面垂直，竖直方向和第一水平方向相互垂直，也即第一水平方向与反射元件的第一表面平行，竖直方向和第二水平方向相互垂直，也即第二水平方向与反射元件的第一表面平行，第一水平方向和第二水平方向相互垂直。其中，第一表面为反射元件朝向第一辐射体和第二辐射体的表面。

可以理解，本申请中的相互垂直并非绝对的垂直，由于加工误差和装配误差导致的近似垂直也本申请中的相互垂直的范围之内，相互平行并非绝对的平行，由于加工误差和装配误差导致的近似平行在本申请中的相互平行的范围之内。本申请对此不作具体限定，后文将不作重复描述。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，一耦合结构的水平耦合枝与一辐射体的水平段的第一段相耦合，其中，第一段为一辐射体的水平段中的位于水平段的一端与交叉点之间的部分。另一耦合结构的水平耦合枝与另一辐射体的水平段的第二段相耦合，其中，第二段为一辐射体的水平段中的位于水平段的一端与交叉点之间的部分。其中，交叉点是指两个辐射体的水平段相互交叉的交点。

例如，第一辐射体的第一水平段与第二辐射体的第二水平段相交的位置为交叉点。第一耦合结构中的第一水平耦合枝与，第一水平段上第一水平段的一端与交叉点之间的部分相耦合。第二耦合结构中的第二水平耦合枝与，第二水平段上第二水平段的一端与交叉点之间的部分相耦合。

上述天线单元中的耦合体中，由于第一耦合结构中的第一竖直耦合枝与第一竖直段相耦合，且第一竖直段与第一水平段的一端相接。为了便于实现第一竖直耦合枝和第一水平耦合枝之间的连接，降低第一耦合结构的设计难度和第一耦合结构的装配难度，因此将第一耦合结构中的第一水平耦合枝设于靠近第一水平段的一端的位置处。同理，将第二耦合结构中的第二水平耦合枝设于靠近第二水平段的一端的位置处。

综上，上述天线单元中的耦合体，降低了整体的空间布局难度，降低了耦合体的结构设计难度，同时还降低耦合体的装配难度。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，两个辐射体的水平段交叉形成4个象限，两个耦合结构中的水平耦合枝处于同一象限内。

例如，将第一辐射体的第一水平段和第二辐射体的第二水平段在交叉点周围形成第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。其中第一象限为与第一竖直段位于交叉点同一侧的第一水平段和与第二竖直段位于交叉点同一侧的第二水平段之间所形成的区域，也即第一水平段的第一段和第二水平段的第二段之间形成区域。第三象限为与第一象限相对的区域。第二象限和第四象限之间形成的象限。可以理解，第一象限、第二象限、第三象限和第四象限是指第一水平段和第二水平段交叉形状沿着竖直方向延伸而成的4个空间。

即在本申请的实现方式中，第一耦合结构的第一水平耦合枝和第二耦合结构的第二水平耦合枝位于第一象限内。上述天线单元中的耦合体结构简单，安装方便。

在上述第一方面的一种可能的实现中，第一耦合结构的第一竖直耦合枝和第二耦合结构的第二竖直耦合枝也位于第一象限内。

在上述第一方面的另一种可能的实现中，第一耦合结构的第一水平耦合枝和第二耦合结构的第二水平耦合枝位于第三象限内。

在上述第一方面的另一种可能的实现中，第一耦合结构的第一竖直耦合枝和第二耦合结构的第二竖直耦合枝也位于第三象限内。

可以理解，前述实现方式只是简单罗列了几种相对对称的第一耦合结构和第二耦合结构的布局方式，对于那些非对称的布局方式也在本申请的保护范围之内。例如，第一耦合结构的第一水平耦合枝位于第一象限内，第二耦合结构的第二水平耦合枝位于第二象限内，再例如，第一耦合结构的第一水平耦合枝位于第四象限内，第二耦合结构的第二水平耦合枝位于第一象限内，等等。本申请对此不错一一描述。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，两个辐射体的水平段交叉形成4个象限，两个耦合结构中的水平耦合枝处于相对的两个象限内。

即在本申请的实现方式中，第一耦合结构的第一水平耦合枝处于第四象限和第二耦合结构的第二水平耦合枝位于第二象限内。上述天线单元中的耦合体，基于第一水平耦合枝和第二水平耦合枝的布置位置，能够进一步优化第一竖直耦合枝与第一竖直段的耦合，以及第二竖直耦合枝与第二竖直段的耦合。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，在每个辐射体中，竖直段的另一端为辐射体的馈入端。或者每个辐射体还包括过渡段，过渡段的一端与竖直段相接，在每个辐射体中，过渡段的另一端为辐射体的馈入端。上述天线单元中的辐射体的馈入端本申请不作具体限定。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，每个辐射体中的竖直段包括错位分布的第一子竖直段、第二子竖直段，以及与水平段相耦合的子水平段。其中，第一子竖直段的一端与水平段的一端相接，第一子竖直段的另一端与子水平段的一端相接，子水平段的另一端与第二子竖直段的一端相接。

例如，在第一辐射体中的第一竖直段包括错位分布的第一子竖直段和第二子竖直段，以及与第一水平段相耦合的第一子水平段，且第一子水平段在反射元件的第一表面内的正投影落入第一水平段在反射元件的第一表面内的正投影。其中，第一子竖直段的一端与第一水平段的一端相接，第一子竖直段的另一端与第一子水平段的一端相接，第一子水平段的另一端与第二子竖直段的一端相接，第二子竖直段的另一端与过渡段中的与馈入端相反的一端相接。

第一辐射体中的第一水平段和第一子水平段相耦合，以增大电流由馈入端向着第一水平段的一端的流通路径，进而增大第一辐射体工作的带宽。同理，第二辐射体中的第二水平段和第二子水平段相耦合，以增大电流由馈入端向着第二水平段的一端的流通路径，进而增大第二辐射体工作的带宽。

基于此，上述天线单元中，辐射体中竖直端中的子水平段能够增大的天线工作的带宽，也即采用该天线单元的天线为宽带天线。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，辐射体还包括由水平段的一端相对于水平段反向延伸的平衡段。也即，采用该天线单元的天线为窄带天线。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，两个耦合结构相接。

即在本申请的实现方式中，第一耦合结构和第二耦合结构直接相接，或者第一耦合结构和第二耦合结构耦合相接，再或者，第一耦合结构和第二耦合结构通过其他结构相接，本申请不作具体限定。

在上述第一方面的一种可能的实现方式中，第一耦合结构和第二耦合结构可以不相接。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，每个辐射体的长度范围为0.25倍至0.75倍的最高载频的波长，其中，每个辐射体的长度为辐射体的馈入端延伸至辐射体的水平段的另一端的尺寸。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，耦合结构的长度范围为0.25倍至0.5倍的最高载频的波长，其中，耦合结构的长度为每个耦合结构中竖直耦合枝的另一端延伸至水平耦合枝的另一端的尺寸。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，天线单元还包括与馈电网络电连接馈电带线，馈电带线与竖直段耦合电连接。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，耦合结构中的竖直耦合枝与反射元件耦合电连接或者接触电连接。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，天线单元还包括金属柱，金属柱用于抵消两个辐射体在与竖直方向垂直的方向内的辐射。

其中，金属柱位于第一辐射体和第二辐射体形成的象限内。例如，金属柱设置于第一耦合结构和第二耦合结构之间的第二连接结构的表面，并沿着竖直方向向着第一水平段和第二水平段延伸。金属柱与水平辐射场耦合形成反向抑制电流，能够抵消第一辐射体和第二辐射体水平方向的辐射。

可以理解，金属柱能够实现抵消水平方向辐射的功能即可，金属柱的设置位置和尺寸本申请不作具体限定，任何能够实现前述功能的实现方式均在本申请的保护范围之内。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，在竖直方向上，金属柱朝向反射元件的表面与辐射体的馈入端的朝向反射元件的表面平齐，且金属柱在竖直方向上的尺寸小于等于0.25倍的最高载频的波长。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，天线单元还包括引向片，引向片设于两个辐射体背向反射元件的一侧。上述天线单元中的引向片可以改善辐射体中的电流平衡，使得天线单元的方向图对称收敛。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，引向片上开设有交叉布置的通槽，通槽的延伸方向与水平方向之间呈45°。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，一辐射体中的水平段背向竖直段的一侧开设于第一避位槽。另一辐射体中的水平段容置于一辐射体中的水平段上的第一避位槽内。上述天线单元中，两辐射体结构巧妙，便于安装。

在上述第一方面的一种可能的实现中，上述天线单元中，另一辐射体中的水平段朝向竖直段的一侧开设有与第一避位槽相适配的第二避位槽，当一辐射体中的水平段上的第一避位槽扣入另一辐射体中的水平段上的第二避位槽时，两个辐射体中的水平段的背向反射元件的表面处于同一平面内。也即在本申请的实施例中，第一辐射体中的第一水平段背向反射元件的表面，与第二辐射体中的第二水平段背向反射元件的表面，处于同一平面内。上述天线单元中，两辐射体结构巧妙，便于安装。

本申请的第二方面提供一种天线，具体包括至少一个如本申请第一方面和本申请第一方面的可能的实现中的任意一种天线单元，至少一个天线单元阵列分布。

本申请的第三方面提供一种天馈系统，具体包括本申请第二方面中的任意一种天线。

附图说明

图1(a)示出了本申请一些实施例中天线阵列的俯视图；

图1(b)示出了本申请一些实施例中天线阵列的侧视图；

图2(a)示出了本申请一些实施例中天馈系统的示意图；

图2(b)示出了本申请一些实施例中天线1的组成结构示意图；

图3示出了本申请一些实施例中天线单元10'的爆炸图；

图4(a)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的俯视图；

图4(b)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的俯视图，其中采用虚线示出了引向片700下方的结构特征；

图4(c)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的立体图，其中将引向片700上移了一段距离；

图4(d)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的侧视图；

图5(a)示出了本申请一些实施例中天线单元10中第一辐射体100的立体图；

图5(b)示出了本申请一些实施例中天线单元10中第一馈电带线500的立体图；

图5(c)示出了本申请一些实施例中天线单元10中第一辐射体100和第一馈电带线500耦合电连接的立体图；

图5(d)示出了本申请另一些实施例中天线单元10中第一辐射体100a的立体图；

图6示出了本申请一些实施例中天线单元10中第二辐射体200的立体图；

图7示出了本申请一些实施例中耦合体400的立体图；

图8示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400装配完成后的俯视图；

图9示出了本申请另一些实施例中耦合体400a的立体图；

图10(a)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400a装配完成后的俯视图；

图10(b)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400a装配完成后的俯视图；

图10(c)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400a装配完成后的侧视图；

图11(a)示出了本申请一些实施例中天线阵列的俯视图；

图11(b)示出了本申请一些实施例中天线阵列的侧视图；

图11(c)示出了本申请一些实施例中天线单元10的分布示意图；

图12示出了图11(c)应用场景下，低频单元10b的方向图；

图13示出了图11(c)应用场景下，低频单元10b和高频单元10a的隔离度的示意图。

附图标记说明：

10-天线单元；

10a-高频单元；

10b-低频单元；

11-辐射体；

11a-高频辐射体；

11b-低频辐射体；

12-反射元件；

10'-天线单元；

11'-辐射体；

12'-馈电结构；

13'-高阻抗段；

14'-低阻抗段；

1-天线；

10-天线单元；20-移相器；30-传动网络；40-校准网络；50-合路器；60-滤波器；70-天线罩；80-天线接头；

2-天线调整支架；3-天线抱杆；4-接头密封件；5-接地装置；6-馈线；

100-第一辐射体；101-馈入端；l ₁-第一虚线；

110-第一竖直段；1101-第一竖直段的一端；1102-第一竖直段的另一端；

111-第一子竖直段；

112-第二子竖直段；

113-第一子水平段；

120-第一水平段；1201-第一水平段的一端；1202-第一水平段的另一端；

121-第一避位槽；

130-第一过渡段；131-过渡水平段；132-过渡倾斜段；133-过渡竖直段；

200-第二辐射体；201-馈入端；l ₂-第二虚线；

210-第二竖直段；2101-第二竖直段的一端；2102-第二竖直段的另一端；

220-第二水平段；2201-第二水平段的一端；2202-第二水平段的另一端；

221-第二避位槽；

230-第二过渡段；

300-反射元件；

400-耦合体；l ₃-第三虚线；

410-第一耦合结构；411-第一竖直耦合枝；412-第一水平耦合枝；

420-第二耦合结构；421-第二竖直耦合枝；422-第二水平耦合枝；

430-第一连接结构；

440-第二连接结构；

400a-耦合体；

410a-第一耦合结构；411a-第一竖直耦合枝；412a-第一水平耦合枝；

420a-第二耦合结构；421a-第二竖直耦合枝；422a-第二水平耦合枝；

440a-第二连接结构；

500-第一馈电带线；

600-第二馈电带线；

700-引导片；

800-金属柱。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供了一种天馈系统，该天馈系统包括天线和馈线。图2(a)示出了本申请一些实施例中天馈系统的示意图。如图2(a)所示，该天馈系统具体包括天线1、天线调整支架2、天线抱杆3、接头密封件4、接地装置5和馈线6。其中，天线1作为无线通信不可缺少的一部分，主要用于发射和接收电磁波。发射信号时，天线1把高频电流转换为无线电波，接收信号时，天线1把电磁波转换为高频电流。天线1通过天线调整支架2安装于天线抱杆3上。天线抱杆3又称天线支架，用于固定和支撑天线1。天线抱杆3能够承受相应的外荷载(例如，风荷载)，对于不同类型的天线1，天线抱杆3的类型也不尽相同。天线调整支架2用于调整天线1的安置位置和安置方向，天线调整支架2与抱杆3相配合以确定天线1的安置位置和安置方向，进而调整天线1所能够覆盖的区域。天线1与馈线6的接口处设置有接头密封件4，馈线6与基站设备的接口处设置有接头密封件4。馈线6用于将基站设备的信号传输至天线1的电路中。

图2(b)示出了本申请一些实施例中天线1的组成结构示意图。如图2(b)所示，本申请提供了一种天线1，该天线1包括天线罩70以及阵列于天线罩70内的若干个天线单元10、移相器20、传动网络30、校准网络40、合路器50和滤波器60。天线1还包括天线接头80，且天线接头80通过线缆与合路器50和/或者滤波器60相连，并位于天线罩70外。下面将简要描述天线1中各部分。

天线单元10通过馈电网络接收或者发送射频信号，天线单元10包括辐射体11和反射元件12。辐射体11又称天线振子、振子。辐射体11是构成天线元件基本结构的单元，用于辐射或接收无线电波。反射元件12又称底板、天线面板、金属反射面。反射元件12用于提高天线信号的接收灵敏度，以及把天线信号反射聚集在接收点上。反射元件12不仅可以增强天线1的接收能力和发射能力，还可以阻挡、屏蔽来自天线1后背(反方向)的其它电磁波对接收信号。

其中，馈电网络通常由受控的阻抗传输线构成。馈电网络可以通过传动网络30连接，以实现不同辐射波束指向。或者，馈电网络通过与校准网络40连接，以获取天线系统所需的校准信号。可以理解，馈电网络除了包括移相器20以外，还可能包括能够扩展性能的模块(例如，合路器50、滤波器60等)。馈电网络用于把无线信号按照一定的幅度、相位馈送到至少一个辐射体11或者将接收到的无线信号按照一定的幅度、相位发送到基站设备的信号处理单元。

移相器20用于对天线1的方向图进行电调节。移相器20通过改变信号的相位实现天线1的方向图进行电调节，达到在不同情况下对网络覆盖区域远程控制调节的目的。

合路器50和滤波器60用于扩展馈电网络的性能。

天线罩70为用于保护天线1免受外部环境影响的结构件。天线罩70不仅在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，而且在机械性能上良好，能经受外部恶劣环境。

天线接头80用于接收从馈线6输入的信号，并将输入的信号传输至合路器50和/或者滤波器60，再经过移相器20输出需要的功率和相位至不同天线元件的辐射体11。

现代通信对天线提出了小型化的要求，这使得在天线设计中，多个天线单元需要布局在一个较小的空间内，进而导致多个天线单元之间的互耦严重。例如，在本申请一些应用场景下，多频天线中的天线单元包括高频单元和低频单元，为了能够在有限空间内排列天线单元，高频单元和低频单元穿插交错密集地排列于反射元件的表面，导致工作频段不同的高频单元和低频单元工作时会互相干扰，进而降低天线性能。

为了解决上述问题，一方面可以通过减小天线中的高频单元的尺寸来抑制高频单元共模谐振的产生，进而降低高频单元对低频单元的影响，但这样会使得高频单元成本增加，经济效益交叉。另一方面可以通过在天线中的高频单元的馈电网络增加滤波器或者滤波网络来提升系统之间的隔离度。

图3示出了本申请一些实施例中天线单元10'的爆炸图。如图3所示，本申请提供一种天线单元10'，天线单元10'包括辐射体11'及两个极化正交的馈电结构12'。辐射体11'为双极化振子。辐射体11'具有两组极化方向正交的辐射臂(未标示)，且辐射臂的极化方向所在的两个直线分别沿辐射体11'表面的两个对角线延伸。馈电结构12'固定于辐射体11'上并对辐射体11'实现耦合馈电，且两个馈电结构12'正交放置，每个馈电结构12'分别为一组辐射臂进行馈电。

馈电结构12'包括输入端、开路端以及位于输入端与开路端之间的滤波段。滤波段通过尺寸变化形成有交替设置的多个高阻抗段13'及多个低阻抗段14'，以在滤波段形成阶梯阻抗变换滤波器。馈电结构12'为导体，本身具有阻抗。可以理解，在导体材质不变的情况下，长度越长、宽度越小，阻抗越大。基于此，通过在滤波段形成凸起或凹陷，可在滤波段上形成多个阻抗不同的区域，使得滤波段内的阻抗将呈阶梯状变化。

馈电结构12'为金属馈电柱，沿滤波段的轴向延伸方向形成有多个间隔且同轴设置的圆盘结构，在辐射体11'的馈电过程中，多个高阻抗段13'及多个低阻抗段14'存在阻抗、感抗及容抗，等效于常规电路中的串联电阻，以及串并联的电感、电容，从而使得滤波段等效于阶梯阻抗变换滤波器。而且，通过不同尺寸变化，可调节高阻抗段13'及低阻抗段14'阻抗及容感性，从而使得滤波段实现低通。当特性阻抗很高时可等效为一个串联电感，其并联电容很小；当特性阻抗很低时可等效为一个并联电容。也即，该电路便具有滤波特性。通过滤波段的滤波特性，能够有效地避免不同工作频段的辐射体11'相互干扰，提高不同系统之间的隔离度。

上述天线单元10'中，虽然通过馈电结构12'尺寸变化形成有交替设置的多个高阻抗段13'及多个低阻抗段14'，以在滤波段形成阶梯阻抗变换滤波器，进而达到对低频段信号的抑制作用。然而，这种在馈电网络中加滤波网络的方式会使得天线系统中的信号损耗较大，降低实际有效利用率。

为了解决天线系统中的信号损耗较大的问题，本申请提供一种天线单元，其中，本申请中，天线单元可以是高频单元。天线单元也可以是低频单元，本申请不作具体限制。该天线单元中采用两个水平段交叉布置的单极子(例如，第一辐射体100和第二辐射体200)作为辐射体，且这两个单极子均采用耦合馈电的方式进行馈电，以对天线单元的低频工作频段进行去耦。除此之外，上述天线单元在单极子附近增加耦合体，该耦合体包括一对耦合结构，每个耦合结构能够分别与其中一个单极子的水平段和竖直段耦合，并耦合结构与单极子的竖直段同向延伸，且耦合结构与单极子的水平段反向延伸。

在本申请的实施例中，如图4(c)所示，通过合理的调整耦合结构和单极子的耦合面积和耦合距离，能够使得单极子竖直段内的电流I ₁与该竖直段相邻的耦合结构内的电流I ₁'方向相反，单极子水平段内的电流I ₂与该水平段相邻的耦合结构内的电流I ₂'方向相同。其中，耦合结构内的电流I ₁'和电流I ₂'是由单极子内的电流耦合得到的。

上述天线单元中，辐射体采用耦合馈电的单极子，通过耦合馈电对天线单元在低频段做去耦，使得高频单元和低频单元在阵列中共存时，高频单元不会在低频工作频段产生共模和差模两种模式的谐振，进而避免低频单元的方向图恶化，以及避免高频单元的端口有较强的接收能量以及系统之间的隔离度增大。除此之外，通过耦合结构与单极子配合，以减小单极子竖直段的辐射场，增大单极子水平段的辐射场，降低单极子的交叉极化，改善多频阵列天线的电气性能。

下面结合附图详细描述本申请中的天线单元10。

图4(a)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的俯视图。图4(b)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的俯视图，其中采用虚线示出了引向片700下方的结构特征。图4(c)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的立体图，其中将引向片700上移了一段距离。图4(d)示出了本申请中一些实施例中天线单元10的侧视图。

结合图4(a)至图4(c)可知，天线单元10包括第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400。第一辐射体100、第二辐射体200和耦合体400分布于反射元件300的同一侧。为了便于后文描述，现将反射元件300上用于安装第一辐射体100、第二辐射体200和耦合体400的表面定义为第一表面，可以理解，如图4(d)所示，安装可以是第一辐射体100、第二辐射体200和耦合体400位于反射元件300的上方。

在介绍前述天线单元10中各个部件(第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400)之间的装配关系之前，先来详细描述第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400的具体结构特征。

如图4(c)所示，第一辐射体100和第二辐射体200为平板状的单极子，且第一辐射体100和第二辐射体200通过耦合馈电的方式进行馈电。

图5(a)示出了本申请一些实施例中天线单元10中第一辐射体100的立体图。如图5(a)所示，第一辐射体100在自身所处的平面内呈“弓”字型，其中第一辐射体100的自身所处的平面是指第一辐射体100扩展分布的平面，例如下文中竖直方向和第一水平方向共同形成的平面，其中，竖直方向可以是图4(c)中的Z轴所指的方向，第一水平方向可以是图4(c)中的D1所指的方向。

结合图4(c)和图5(a)可知，第一辐射体100包括沿着竖直方向布局的第一竖直段110、沿着第一水平方向布局的第一水平段120和第一过渡段130。其中，第一竖直段110的一端1101与第一水平段120的一端1201相接，第一竖直段110的另一端1102与第一过渡段130的一端的相接。第一过渡段130的另一端作为第一辐射体100的馈入端101。竖直方向与反射元件300的第一表面相交，竖直方向和第一水平方向相交。第一竖直段110的一端1101沿着竖直方向(例如图4(c)中的Z轴反向)指向第一竖直段110的另一端1102，第一水平段120的一端1201沿着第一水平方向(例如图4(c)中的D ₁方向)指向第一水平段120的另一端1202。

在本申请一些实现方式中，竖直方向与反射元件300的第一表面垂直，竖直方向和第一水平方向相互垂直，也即第一水平方向与反射元件300的第一表面平行。可以理解，本申请中的相互垂直和相互平行包括近似垂直和近似平行，本申请不作具体限定，后文将不作重复限定。

继续参考图5(a)，在本申请一些实现方式中，第一竖直段110包括错位分布的第一子竖直段111和第二子竖直段112，以及与第一水平段120相耦合的第一子水平段113，且第一子水平段113在反射元件300的第一表面内的正投影落入第一水平段120在反射元件300的第一表面内的正投影。

其中，第一子竖直段111的一端与第一水平段120的一端1201相接，第一子竖直段111的另一端与第一子水平段113的一端相接，第一子水平段113的另一端与第二子竖直段112的一端相接，第二子竖直段112的另一端与第一过渡段130中的与馈入端101相反的一端相接。

在本申请一些实现方式中，第一过渡段130包括过渡水平段131、过渡倾斜段132和过渡竖直段133，过渡水平段131在反射元件300的第一表面内的正投影与第一子水平段113在反射元件300的第一表面内的正投影重合。其中过渡水平段131的一端和第二子竖直段112的另一端相接，过渡水平段131的另一端与过渡倾斜段132的一端相接，过渡倾斜段132的另一端与过渡竖直段133的一端相接，过渡竖直段133的另一端即为馈入端101。

在本申请一些实现方式中，馈入端101在反射元件300的第一表面内的正投影在第一辐射体100在反射元件300的第一表面的正投影之外。

可以理解，在本申请另外一些可以替换的实现方式中，第一辐射体100包括第一竖直段110和第一水平段120。其中，第一竖直段110的一端和第一水平段120的一端相接，第一竖直段110的另一端即为馈入端101。

在本申请一些实施例中，第一辐射体100的长度尺寸范围为0.25倍至0.75倍的最高载频的波长。其中，第一辐射体100的长度尺寸是指第一辐射体100的馈入端101的P ₁处沿着过渡竖直段133、过渡倾斜段132、过渡水平段131、第二子竖直段112、第一子水平段113、第一子竖直段111和第一水平段120延伸至第一水平段120的另一端1202处的P ₂处的尺寸，如图5(a)中的第一虚线l ₁。其中，第一虚线l ₁的各段可以是前述各个部分的中心线。

在本申请一些实现方式中，如图4(c)所示，反射元件300的第一表面为矩形，其中，第一水平段120延伸的第一水平方向与矩形的一条边之间的夹角为45°，也即D1与矩形的一条边之间的夹角为45°，第二水平方向与矩形的该条边之间的夹角为45°，也即D2与矩形的一条边之间的夹角为45°。

在本申请一些实现方式中，对于第一辐射体100的耦合馈电的方式而言，如图4(c)所示，在本申请一些实施例中，天线单元10还包括第一馈电带线500。其中，第一馈电带线500与馈电网络电连接，并与第一竖直段110耦合电连接。例如图5(b)所示，第一馈电带线500形成有尺寸大于第一辐射体100的馈入端101的第一馈电孔510。如图5(c)所示，第一辐射体100的馈入端101插入第一馈电孔510，以实现第一辐射体100的耦合馈电。可以理解，天线单元10还包括用于对第二辐射体200耦合馈电的第二馈电带线600，由于耦合馈电原理与第一馈电带线500对第一辐射体100的耦合馈电相同，在此将不作赘述。

在本申请另一些实施例中，天线单元10包括第一辐射体100a。图5(d)示出了本申请一些实施例中天线单元10中第一辐射体100a的立体图。比对图5(a)和图5(d)可知，第一辐射体100a与第一辐射体100的工作原理相同，第一辐射体100a和第一辐射体100结构基本相同，基于此，下面将描述第一辐射体100a与第一辐射体100的不同之处。

如图5(d)所示，第一辐射体100a在所处的平面的内呈现“T”字型。如图5(d)所示，第一辐射体100a包括沿着竖直方向布局的第一竖直段110a、沿着第一水平方向布局的第一水平段120a和第一过渡段130a。其中，第一竖直段110a的一端1101a与第一水平段120a的一端1201a相接，第一竖直段110a的另一端1102a与第一过渡段130a的一端的相接。第一过渡段130a的另一端作为第一辐射体100a的馈入端101a。竖直方向与反射元件300a的第一表面相交，竖直方向和第一水平方向相交。第一竖直段110a的一端1101a沿着竖直方向(例如图4(c)中的Z轴反向)指向第一竖直段110a的另一端1102a，第一水平段120a的一端1201a沿着第一水平方向(例如图4(c)中的D ₁方向)指向第一水平段120a的另一端1202a。其中，第一辐射体100a所处的平面，与第一辐射体100所处的平面相似，在此将不作赘述。

在本申请一些实施例中，如图5(d)所示，为了均衡上述天线单元10辐射场的均衡性，第一辐射体100a还包括由第一水平段120a的一端1201a，相对于第一水平段120a反向延伸的平衡段140a。

在一些实施例中，第一辐射体100a的长度尺寸范围为0.25倍至0.75倍的最高载频的波长。其中，第一辐射体100a的长度尺寸是指第一辐射体100a的馈入端101a的P _1a处沿着第一过渡段130a、第一竖直段110a和第一水平段120a延伸至第一水平段120a的另一端1202a处的P _2a处的尺寸，如图5(d)中的第一虚线l _1a。其中，第一虚线l _1a的各段可以是前述各个部分的中心线。

在介绍完第一辐射体100和第一辐射体100a的结构之后，下文将继续介绍第二辐射体200。图6示出了本申请一些实施例中天线单元10中第二辐射体200的立体图。结合图4(c)、图5(a)和图6不难发现，第一辐射体100和第二辐射体200结构基本相同，且第一辐射体100与第二辐射体200的工作原理相同，基于此，下文将对第二辐射体200作简要描述。

如图6所示，第二辐射体200包括沿着竖直方布局的第二竖直段210、沿着第二水平方向布局的第二水平段220和第二过渡段230，且第二水平方向与第一水平方向相交。其中，第二水平方向可以是图4(c)中的D2所指的方向。

在本申请一些实现方式中，第二竖直段210的一端2101沿着竖直方向(例如图4(c)中的Z轴反向)指向第二竖直段210的另一端2102，第二水平段220的一端2201沿着第二水平方向(例如图4(c)中的D ₂方向)指向第二水平段220的另一端2202。

在本申请一些实现方式中，第二水平方向与反射元件300的第一表面相互平行。

在本申请一些实施例中，第二辐射体200的长度尺寸与第一辐射体100的长度尺寸相同。其中，第二辐射体200的长度尺寸是指第二辐射体200的馈入端201的P ₃处延伸至第二水平段220的另一端处的P ₄处的尺寸，如图6中的第二虚线l ₂。

在本申请一些实施例中，根据图4(c)可知，第一辐射体100中的第一水平段120与第二辐射体200中的第二水平段220交叉布置。

在本申请一些实现方式中，第一水平段120延伸的第一水平方向与第二水平段220的第二水平方向之间的夹角为90°。

结合图4(c)、图5(a)和图6不难发现，在上述天线单元10中，第一辐射体100和第二辐射体200不同之处在于，第一辐射体100和第二辐射体200的摆放位置不同以及第一辐射体100和第二辐射体200交叉位置处的结构不同。

在本申请一些实施例中，结合图4(c)和图5(a)可知，第一水平段120背向第一竖直段110的一侧开设于第一避位槽121。第二辐射体200中的第二水平段220放置于第一水平段120上的第一避位槽121内。

可以理解，在本申请可替换的其他一些实施例中，第一辐射体100中的第一水平段120朝向第一竖直段110的一侧开设于第一避位槽(未标示)。第二辐射体200中的第二水平段220放置于第一水平段120上的第一避位槽内。

在本申请一些实施例中，结合图4(c)、图5(a)和图6(a)可知，第二水平段220朝向第二竖直段210的一侧开设有与第一避位槽121相适配的第二避位槽221。当第一辐射体100和第二辐射体200安装完成后，第一水平段120上的第一避位槽121扣入第二水平段220上的第二避位槽221。

在本申请的一些实现方式中，当第一水平段120上的第一避位槽121扣入第二水平段220上的第二避位槽221时，第一水平段120背向反射元件300的表面和第二水平段220背向反射元件300的表面处于同一平面内。

可以理解，第一辐射体100和第二辐射体200的成型工艺可以为压铸、钣金、以及在塑料材料表面电镀金属中的至少一种，本申请不作具体限定。第一辐射体100和第二辐射体200可以采用铜、铝铝合金、锌合金等常规非磁性金属材料制备而成，本申请不作具体限定。

在介绍完第一辐射体100和第二辐射体200的具体结构及第一辐射体100和第二辐射体200的装配关系之后，下面将详细描述耦合体400的具体结构及耦合体400与第一辐射体100和第二辐射体200的装配关系。

图7示出了本申请一些实施例中耦合体400的立体图。如图7所示，耦合体400包括第一耦合结构410和第二耦合结构420。其中第一耦合结构410和第二耦合结构420可以相接，也可以不相接，且第一耦合结构410和第二耦合结构420的相接方式可以是第一耦合结构410和第二耦合结构420直接相接，或者第一耦合结构410和第二耦合结构420耦合相接，再或者，第一耦合结构410和第二耦合结构420通过其他结构相接，本申请不作具体限定。

其中，第一耦合结构410包括沿着竖直方向布局的第一竖直耦合枝411和沿着第一水平方向的第一水平耦合枝412。第一竖直耦合枝411相对于第一竖直段110同向延伸，并与第一竖直段110相耦合，第一水平耦合枝412相对于第一水平段120反向延伸，并与第一水平段120相耦合。其中，同向延伸是指耦合枝的末端和竖直段(或水平段)的末端朝向同一个方向，反向延伸是指耦合枝的末端和竖直段(或水平段)的末端朝向相反方向。末端是指伸入部件伸入周围环境中的端部，例如，末端可以是：第一水平段120的另一端1202，第二水平段220的另一端2202，第一竖直段110的另一端1102，第二竖直段210的另一端2102，等等。

第二耦合结构420包括沿着竖直方向布局的第二竖直耦合枝421和沿着第二水平方向布局的第二水平耦合枝422。第二竖直耦合枝421相对于第二竖直段210同向延伸，并与第二竖直段210相耦合，第二水平耦合枝422相对于第二水平段220反向延伸，并与第二水平段220相耦合。

在本申请一些实施例中，第一耦合结构410(或第二耦合结构420)的长度尺寸范围为0.25倍至0.5倍的最高载频的波长。其中，第一耦合结构410的长度尺寸是指第一竖直耦合枝411的末端穿过第一竖直耦合枝411和第一水平耦合枝412延伸至第一水平耦合枝412的末端的尺寸。

可以理解，第一耦合结构410和第一辐射体100的配合关系只限于第一竖直耦合枝411和第一竖直段110之间的耦合关系、第一竖直耦合枝411的末端和第一竖直段110的末端指向是否相同，以及第一水平耦合枝412与第一水平段120之间的耦合关系、第一水平耦合枝412的末端与第一水平段120的末端指向是否相反。也即本申请对第一耦合结构410和第一辐射体100的具体结构，以及结构中各部分的相对位置并未做具体限定。

除此之外，本申请只是对第一耦合结构410、第二耦合结构420、第一辐射体100和第二辐射体200相对位置进行了描述，对前述各个部件之前的耦合距离，前述部件之件的耦合面积等参数可以根据所需的前述各个部件之前的耦合强度来调整，本申请不作具体限定。

为了便于描述耦合体400和第一辐射体100以及第二辐射体200之间的相对位置关系，现将第一水平段120和第二水平段220之间的交叉处定义为交叉点，第一水平段120和第二水平段220在交叉布点周围形成的四个区域依次定义为第一象限A ₁、第二象限A ₂、第三象限A ₃和第四象限A ₄。其中第一象限为与第一竖直段110位于交叉点同一侧的第一水平段120和与第二竖直段210 位于交叉点同一侧的第二水平段220之间所形成的区域。第三象限A ₃为与第一象限A ₁相对的区域。第二象限A ₂和第四象限A ₄之间形成的象限。

下面详细介绍一种耦合体400。如图7所示，耦合体400包括呈90°对称设置的第一耦合结构410和第二耦合结构420，以及第一连接结构430。其中第一耦合结构410中的第一竖直耦合枝411的侧部和第二耦合结构420中的第二竖直耦合枝421的侧部通过第一连接结构430相连。

在一些实现方式中，为了便于安装，第一竖直耦合枝411靠近第一水平耦合枝412的一端，和第二竖直耦合枝421靠近第二水平耦合枝422的一端之间设有安装空间(例如图7中第一连接结构430上部的空间)。

如图7所示，在本申请一些实施例中，为了提高耦合体400的结构强度，以及提高耦合体400与反射元件300之间的耦合强度，耦合体400还包括与反射元件300的第一表面平行的第二连接结构440，因此耦合体400也被称之为Y形结构。其中，第二连接结构440分别与第一耦合结构410、第二耦合结构420和第二连接结构430相连。可以理解的是，第一连接结构430也能够分别与第一竖直段110和第二竖直段210相耦合，第二连接结构440能够与反射元件300相耦合。

其中，当耦合体400中包括第二连接结构440时，第一耦合结构410的长度尺寸可以是指第二连接结构440中第一竖直耦合枝411的末端相对的中心点，穿过第一竖直耦合枝411和第一水平耦合枝412延伸至第一水平耦合枝412的末端的尺寸。其中，中心点可以为图7中的P ₅。

在本申请一些实现方式中，第一耦合结构410(或第二耦合结构420)的长度尺寸范围为0.25倍至0.5倍的最高载频的波长。其中，第一耦合结构410的长度尺寸是指第一竖直耦合枝411的末端处穿过第一竖直耦合枝411和第一水平耦合枝412延伸至第一水平耦合枝412的末端处的尺寸，第二耦合结构420的长度尺寸是指第二竖直耦合枝421的末端P ₅处穿过第二竖直耦合枝421和第二水平耦合枝422延伸至第二水平耦合枝422的末端P ₆处的尺寸，如图7中的第三虚线l ₃。

在本申请一些实施例中，上述天线单元10还包括引向片700。引向片700设于第一辐射体100和第二辐射体200背向反射元件300的一侧，引向片700上开设有交叉布置的第一通槽和第二通槽，第一通槽的延伸方向位于第二方向和第三方向之间，第二通槽的延伸方向位于第二方向的反向和第三方向的反向之间。上述天线单元10中的引向片700可以改善第一辐射体100和第二辐射体200中的电流平衡，使得方向图对称收敛。

在本申请一些实现方式中，引向片700为金属材质。

为了进一步提高与第一竖直段110和第二竖直段210的耦合强度，以进一步降低第一竖直段110和第二竖直段210的辐射强度，在本申请一些实施例中，天线单元10还包括金属柱800。在本申请一些实现方式中，金属柱800在竖直方向上的尺寸小于等于0.25倍的最高载频的波长。上述天线单元10中的抑制部分垂直方向的电流辐射，减小水平方向的辐射，进而减小单极子的交叉极化。

为了进一步提高与第一竖直段110和第二竖直段210的耦合强度，以进一步降低第一竖直段110和第二竖直段210的辐射强度，在本申请一些实施例中，天线单元10还包括沿着竖直方向延伸的金属柱800。其中，金属柱800位于第一辐射体100和第二辐射体200形成的象限内。例如，金属柱800设置于第二连接结构430的表面，并沿着竖直方向向着第一水平段120和第二水平段220延伸。金属柱800与水平辐射场耦合形成反向抑制电流，能够抵消第一辐射体100和第二辐射体200水平方向的辐射。可以理解，金属柱800能够实现抵消水平方向辐射的功能即可，金属柱800的设置位置和尺寸本申请不作具体限定，任何能够实现前述功能的实现方式均在本申请的保护范围之内。

在本申请一些实现方式中，金属柱800为金属材质。

在本申请一些实现方式中，在竖直方向上，金属柱800的底面与第一辐射体100和第二辐射体200的底面平齐，金属柱800在竖直方向上的尺寸小于等于0.25倍的最高载频的波长。

在本申请一些实现方式中，第一耦合结构410的水平耦合枝412与第一辐射体100的第一水平段120的第一段相耦合，其中，第一段为第一辐射体100的第一水平段120中的位于第一水平段120的一端1201与交叉点之间的部分。第二耦合结构420的第二水平耦合枝422与第二辐射体200的第二水平段220的第二段相耦合，其中，第二段为第二辐射体200的第二水平段220中的位于第二水平段220的一端2201与交叉点之间的部分。

图8示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100、第二辐射体200、反射元件300和耦合体400装配完成后的俯视图。

如图8所示，耦合体400分布于第一象限A ₁、第二象限A ₂和第四象限A ₄三个象限内。第一耦合结构410位于第四象限A ₄内，第二耦合结构420位于第二象限A ₂内。第一连接结构430从第一水平段120和第二水平段220的底部，由第二象限A ₂延伸至第四象限A ₄。第二连接结构440分布于第一象限A ₁、第二象限A ₂和第四象限A ₄。

在一些实现方式中，第一耦合结构410的水平耦合枝412处于第四象限A ₄和第二耦合结构420的第二水平耦合枝422位于第二象限A ₂内。上述天线单元中的耦合体，基于第一水平耦合枝412和第二水平耦合枝422的布置位置，能够进一步优化第一竖直耦合枝411与第一竖直段110的耦合，以及第二竖直耦合枝421与第二竖直段210的耦合。

耦合体400与反射元件300电连接。耦合体400和反射元件300可以相接，也可以不相接，且耦合体400和反射元件300的相接方式可以是耦合体400和反射元件300直接相接，或者耦合体400和反射元件300耦合相接，本申请不作具体限定。

在一些实现方式中，第一耦合结构410的第一水平耦合枝412和第二耦合结构420的第二水平耦合枝422位于第一象限A ₁内。上述天线单元中的耦合体结构简单，安装方便。

在一些实现方式中，第一耦合结构410的第一竖直耦合枝411和第二耦合结构420的第二竖直耦合枝421也位于第一象限A ₁内。

在一些实现方式中，第一耦合结构410的第一水平耦合枝412和第二耦合结构420的第二水平耦合枝422位于第三象限A ₃内。

在一些实现方式中，第一耦合结构410的第一竖直耦合枝411和第二耦合结构420的第二竖直耦合枝421也位于第三象限A ₃内。

下面详细介绍另一种耦合体400a。如图9所示，与图8中耦合体400的不同之处在于，耦合体400a包括呈90°对称设置的第一耦合结构410a和第二耦合结构420a，以及第二连接结构440a。其中第一耦合结构410a中的第一竖直耦合枝411a的底部和第二耦合结构420a中的第二竖直耦合枝421a的底部通过第二连接结构440a相连，且第二连接结构440a能够与反射元件300相耦合。

在本申请一些实现方式中，第一耦合结构410a(或第二耦合结构420a)的长度尺寸范围为0.25倍至0.5倍的最高载频的波长。其中，第一耦合结构410a的长度尺寸是指第一竖直耦合枝411a的末端处穿过第一竖直耦合枝411a和第一水平耦合枝412a延伸至第一水平耦合枝412a的末端处的尺寸，第二耦合结构420的长度尺寸是指第二竖直耦合枝421a的末端P _5a处穿过第二竖直耦合枝421a和第二水平耦合枝422延伸至第二水平耦合枝422a的末端P _6a处的尺寸，如图9中的第三虚线l _3a。

图10(a)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100a、第二辐射体200a、反射元件300和耦合体400a装配完成后的俯视图。其中，第二辐射体200a与第一辐射体100a结构相似，在此将不作描述。图10(b)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100a、第二辐射体200a、反射元件300和耦合体400a装配完成后的立体图。图10(c)示出了本申请一些实施例中，第一辐射体100a、第二辐射体200a、反射元件300和耦合体400a装配完成后的侧视图。

由图10(a)至图10(c)可知，耦合体400a分布于第一象限A ₁内。也即，耦合体400a分布于第一辐射体100a和第二辐射体200a形成的其中一个夹角中。

本申请还提供一种天线阵列，天线阵列包括前述至少一组天线单元10，且这些天线单元10阵列分布。

对于天线单元10中的辐射体(第一辐射体100和第二辐射体200)在反射元件300上的排列方式而言，一方面，为了保证天线1的方向性，结合图11(a)和图11(b)可知，天线单元10中的辐射体安装于反射元件300的同一侧。例如，反射元件300为平板形结构，辐射体可以安装于反射元件300的上表面，再例如，辐射体也可以安装于反射元件300的下表面，本申请对比不作具体限定。另一方面，为了实现天线1的小型化，辐射体密集地阵列于反射元件300的同一表面。

同时，如图11(b)所示，由于高频单元10a和低频单元10b的高度尺寸不同，高频单元10a中的高频辐射体11a和低频单元10b中的低频辐射体11b采用穿插、交错分布的方式阵列于反射元件300的同一表面，以提高密集程度。其中，穿插是指高频单元10a中的高频辐射体11a的行和低频单元10b中的低频辐射体11b的行依次交替穿插分布，交错分布是指低频单元10b中的低频辐射体11b在反射元件300的一表面内的正投影，至少部分地落入该低频单元10b周围的高频单元10a中的高频辐射体11a在反射元件300的一表面内的正投影内(如图11(a)所示)。其中，高度尺寸是指辐射体在反射元件300表面法向方向上的尺寸(例如辐射体在图2(b)和图11(b)中沿着Z轴方向上的尺寸)。

可以理解，图11(a)和图11(b)中示出的高频单元10a和低频单元10b密集阵列的方式仅为本申请中一些示例，任何能够紧密阵列辐射体11的阵列方式均在本申请的保护范围之内，本申请对辐射体11的具体阵列方式不作具体限定。

图11(c)示出了本申请一些实施例中天线单元10的分布示意图。在本申请一些密集阵列场景中，天线单元10包括阵列分布的高频单元10a，以及与高频单元10a叠合的低频单元10b。如图11(c)所示，且低频单元10b中的辐射体11b在反射元件300上的正投影至少部分落入4个高频单元10a中的辐射体11a在反射元件300上的正投影。

图12示出了图11(c)应用场景下，低频单元10b的方向图。其中，横坐标表示方位角，单位为°，纵坐标代表增益值(或者幅度值)，单位为dB。如图12所示，本发明通过对高频单元10a在低频段做去耦技术，在图11(c)示出的密集阵列场景中，低频单元10b没有受到高频单元10a 影响，低频单元10b的方向图主瓣光滑，没有出现明显的增益下降。其中，天线的方向性是指天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，低频单元10b的方向图主瓣光滑表征低频单元10b的辐射场未受到高频单元10a辐射场的明显影响。除此之外，同等条件下天线的辐射单元的增益越高，电磁波传播的距离越远，也即天线的性能越好。

图13示出了图11(c)应用场景下，低频单元10b和高频单元10a的隔离度的示意图。其中，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标代表低频单元10b和高频单元10a的隔离度，单位为dB。如图13所示，高频单元10a和低频单元10b之间的隔离度在-22dB以下，也即系统之间的隔离良好。

本申请还提供一种天线，该天线包括前述的任意一种天线阵列。

本申请还提供一种天馈系统，该天馈系统包括前述的任意一种天线。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合一些实施例一起介绍，但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解，以上描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本申请的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在上面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，应理解，在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通过…耦合”可理解为通过间接耦合的方式隔空电导通。间接耦合可以理解为无接触的耦合，其中，本领域人员可以理解的是，耦合现象即指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

Claims

一种天线单元，其特征在于，包括反射元件，以及位于所述反射元件同一侧的两个辐射体，以及与每个所述辐射体分别耦合的耦合体，其中，每个所述辐射体通过耦合馈电；

每个所述辐射体包括沿着竖直方向延伸的竖直段以及沿着水平方向延伸的水平段，所述竖直段的一端与所述水平段的一端相接，且两个所述辐射体的所述水平段交叉设置，其中，所述竖直方向与所述反射元件的表面相交，所述竖直方向与所述水平方向相交；

所述耦合体包括两个耦合结构，每个所述耦合结构包括水平耦合枝和竖直耦合枝，其中，所述水平耦合枝的一端与所述竖直耦合枝的一端相接，所述竖直耦合枝与所述竖直段相耦合，并相对于所述竖直段同向延伸，所述水平耦合枝与所述水平段相耦合，并相对于所述水平段反向延伸，且所述竖直耦合枝与所述反射元件电连接。
根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，两个所述辐射体的所述水平段垂直交叉设置，所述竖直方向和所述水平方向相垂直，且所述竖直方向垂直于所述反射元件的表面。
根据权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，

一所述耦合结构的所述水平耦合枝与一所述辐射体的所述水平段的第一段相耦合，其中，所述第一段为一所述辐射体的所述水平段中的位于所述水平段的一端与交叉点之间的部分；

另一所述耦合结构的所述水平耦合枝与另一所述辐射体的所述水平段的第二段相耦合，其中，所述第二段为一所述辐射体的所述水平段中的位于所述水平段的一端与交叉点之间的部分。
根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，两个所述辐射体的所述水平段交叉形成4个象限，两个所述耦合结构中的所述水平耦合枝处于同一象限内。
根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，两个所述辐射体的所述水平段交叉形成4个象限，两个所述耦合结构中的所述水平耦合枝处于相对的两个象限内。
根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，

在每个所述辐射体中，所述竖直段的另一端为所述辐射体的馈入端；或者

每个所述辐射体还包括过渡段，所述过渡段的一端与所述竖直段相接，在每个所述辐射体中，所述过渡段的另一端为所述辐射体的馈入端。
根据权利要求1至6中任一项所述的天线单元，其特征在于，

每个所述辐射体中的所述竖直段包括错位分布的第一子竖直段、第二子竖直段，以及与所述水平段相耦合的子水平段；

其中，所述第一子竖直段的一端与所述水平段的所述一端相接，所述第一子竖直段的另一端与所述子水平段的一端相接，所述子水平段的另一端与所述第二子竖直段的一端相接。
根据权利要求1至7中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述辐射体还包括由所述水平段的所述一端相对于所述水平段反向延伸的平衡段。
根据权利要求1至8中任一项所述的天线单元，其特征在于，两个所述耦合结构相接。
根据权利要求1至9中任一项所述的天线单元，其特征在于，

每个所述辐射体的长度范围为0.25倍至0.75倍的最高载频的波长，其中，每个所述辐射体的长度为所述辐射体的馈入端延伸至所述辐射体的所述水平段的另一端的尺寸。
根据权利要求1至10中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述耦合结构的长度范围为0.25倍至0.5倍的最高载频的波长，其中，所述耦合结构的长度为每个所述耦合结构中所述竖直耦合枝的另一端延伸至所述水平耦合枝的另一端的尺寸。
根据权利要求1至11中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括与馈电网络电连接馈电带线，所述馈电带线与所述竖直段耦合电连接。
根据权利要求1至12中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述耦合结构中的所述竖直耦合枝与所述反射元件耦合电连接或者接触电连接。
根据权利要求1至13中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括金属柱，所述金属柱用于抵消两个所述辐射体在与所述竖直方向垂直的方向内的辐射。
根据权利要求14所述的天线单元，其特征在于，在所述竖直方向上，所述金属柱朝向所述反射元件的表面与所述辐射体的馈入端朝向所述反射元件的表面平齐，且所述金属柱在所述竖直方向上的尺寸小于等于0.25倍的最高载频的波长。
根据权利要求1至15中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括引向片，所述引向片设于两个所述辐射体背向所述反射元件的一侧。
根据权利要求16所述的天线单元，其特征在于，所述引向片上开设有交叉布置的通槽，所述通槽的延伸方向与所述水平方向之间呈45°。
根据权利要求1至17中任一项所述的天线单元，其特征在于，

一所述辐射体中的所述水平段背向所述竖直段的一侧开设于第一避位槽；

另一所述辐射体中的所述水平段容置于一所述辐射体中的所述水平段上的所述第一避位槽内。
根据权利要求18所述的天线单元，其特征在于，

另一所述辐射体中的所述水平段朝向所述竖直段的一侧开设有与所述第一避位槽相适配的第二避位槽，

当一所述辐射体中的所述水平段上的所述第一避位槽扣入另一所述辐射体中的所述水平段上的所述第二避位槽时，两个所述辐射体中的所述水平段的背向所述反射元件的表面处于同一平面内。
一种天线，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至19中任一项所述的天线单元，所述至少一个所述天线单元阵列分布。
一种天馈系统，其特征在于，包括权利要求20所述的天线。