CN104332697B - 低频振子及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种体积较小且辐射效率高的低频振子及采用该低频振子的基站天线。本发明提供的低频振子包括底座、从底座向上伸出的四个支撑臂，从每个支撑臂背离底座端的两侧垂直伸出的两个平衡臂，所述平衡臂呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段和第二单元段，所述第一单元段一端与支撑臂连接，另一端与第二单元段平滑连接；所述平衡臂的第一单元段曲率中心和底座中心在该平衡臂的同侧，所述平衡臂的第一单元段曲率中心和第二单元段曲率中心在该平衡臂的异侧。

Description

低频振子及基站天线

技术领域

本发明涉及通信领域中的基站天线，及用于基站天线的低频振子。

背景技术

基站天线是移动通信***中的一种能量转换装置，移动台发射的电磁波信号通过基站天线转换成电信号，供基站处理；反向地，基站将电信号通过基站天线转换成电磁波信号在自由空间中进行传播，移动台可以随机接收电磁波信号，从而实现移动通信***的双向通信。

现有基站天线常用的低频振子大多为直臂式的，现有的直臂式低频振子有两种。如图1所示，第一种低频振子包括底座110，从底座110倾斜向上伸出的四个支撑臂120，所述支撑臂120相对于底座110的中心线轴对称，每个支撑臂120背离底座110端的两侧伸出两个平衡臂130，这两个平衡臂130在同一条直线上，且和与其连接的支撑臂120在底座110所在平面上的投影对称，且使得8个平衡臂130首尾相对，形成一个缺角的正方形。这种直臂式结构的低频振子，电流在平衡臂130中沿直线流动，因此流动得非常流畅，不会发生突变，但这种结构的低频振子体积过大。如图2所示，第二种直臂式的低频振子与第一种直臂式的低频振子不同的是，每个平衡臂230包括一个与支撑臂220在底座210上投影垂直的第一单元段231和与相邻支撑臂220之间的角平分线在底座210所在平面上的投影垂直的第二单元段232。由于第二单元段232相对于第一单元段231向底座210的中心弯折，因此第二种直臂式低频振子的体积相对较小，但同时由于第二单元段232与第一单元段231之间有一个夹角，使得电流在平衡臂沿折线流动，流动得不顺畅，严重时电流会发生突变，影响辐射效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积较小且辐射效率高的低频振子及采用该低频振子的基站天线。

本发明提供的低频振子包括底座、从底座向上伸出的四个支撑臂，从每个 支撑臂背离底座端的两侧垂直伸出两个平衡臂，所述平衡臂呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段和第二单元段，所述第一单元段一端与支撑臂连接，另一端与第二单元段平滑连接；所述平衡臂的第一单元段曲率中心和底座中心在该平衡臂的同侧，所述平衡臂的第一单元段曲率中心和第二单元段曲率中心在该平衡臂的异侧。

所述平衡臂设有第三单元段，所述第一单元段和第二单元段通过第三单元段平滑连接。

所述平衡臂设有直线状的第四单元段，所述第一单元段通过第四单元段与所述支撑臂连接。

所述平衡臂设有第五单元段，所述第五单元段一端与所述第二单元段平滑连接，另一端与相邻支撑臂间另一个平衡臂的第五单元段末端相对。

所述第五单元段呈直线状，相邻支撑臂之间两个平衡臂的第五单元段在同一条直线上，且与所述相邻支撑臂之间夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直。

所述平衡臂的末端设有向底座所在平面垂直弯折延伸的加载段。

所述平衡臂最宽处的宽度为10mm～12mm。

本发明提供的基站天线包括反射板，所述反射板包括一块基板和两块相互平行且均垂直于基板的护板，所述基站天线还包括沿护板延伸方向安装在基板上的低频振子，所述低频振子包括底座、从底座向上伸出的四个支撑臂，从每个支撑臂背离底座端的两侧垂直伸出两个平衡臂；所述平衡臂呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段和第二单元段，所述第一单元段一端与支撑臂连接，另一端与第二单元段平滑连接；所述平衡臂的第一单元段曲率中心和底座中心在该平衡臂的同侧，所述平衡臂的第一单元段曲率中心和第二单元段曲率中心在该平衡臂的异侧;相邻支撑臂之间夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直于所述护板。

所述平衡臂设有第三单元段，所述第一单元段和第二单元段通过第三单元段平滑连接。

所述平衡臂设有直线状的第四单元段，所述第一单元段通过第四单元段与所述支撑臂连接。

所述平衡臂设有第五单元段，所述第五单元段一端与所述第二单元段平滑连接，另一端与相邻支撑臂间另一个平衡臂的第五单元段末端相对。

所述第五单元段呈直线状，相邻支撑臂之间两个平衡臂的第五单元段在同一条直线上，且与所述相邻支撑臂之间夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直。

采用本发明的低频振子及基站天线，通过将平衡臂设计成先往外弯再往内弯的“S”状，在较小的空间内增加平衡臂的长度，使得每个平衡臂在更小的空间内具有了四分之一的波长的长度，不仅减少了整个低频振子的体积，增加了相邻支撑臂间平衡臂的隔开距离，还增加了相邻平衡臂之间的隔离度。此外由于所述平衡臂的第一单元段和第二单元段呈圆弧状，第一单元段和第二单元段平滑连接，整个平衡臂连续性好，电流在其中流动得非常顺畅，不会发生分流突变现象，辐射效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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6中的平衡臂虚实线交替，只是为了更好地显示平衡臂由多段组成，其虚线部分并不是指被遮住的部分。

图1；现有技术第一种直臂式低频振子俯视图

图2；现有技术第二种直臂式低频振子俯视图

图3；本发明的低频振子第一种实施方式的俯视图

图4；本发明的低频振子第二种实施方式的俯视图

图5；本发明的低频振子第二种实施方式的立体图

图6；本发明的低频振子第二种实施方式平衡臂的放大图

图7；本发明的低频振子隔离度指标图

图8；本发明的低频振子回损量指标图

图9；本发明的低频振子波瓣宽指标图

图10；本发明的基站天线俯视图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图3至6所示，本实施例提供的天线低频振子包括底座310和从底座310向上伸出的四个支撑臂320，从每个支撑臂320背离底座310端的两侧垂直伸出两个平衡臂330；所述平衡臂330呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段331和第二单元段332，所述第一单元段331一端与支撑臂320连接，另一端与第二单元段332平滑连接；所述平衡臂330的第一单元段331曲率中心和底座310中心在该平衡臂330的同侧，所述平衡臂330的第一单元段331曲率中心和第二单元段332曲率中心在该平衡臂330的异侧。

所述底座310呈圆环状，当然也可以呈圆饼状，所述四个支撑臂320呈喇叭状从底座310向上延伸。每个支撑臂320的延伸长度必须为二分之一波长，且相对底座310的轴线中心对称。这四个支撑臂320可以直接从底座310倾斜向上延伸至同一个平面，也可以先相对于底座310所在平面倾斜延伸一段、再相对于底座310所在平面垂直延伸一段至同一个平面。该平面与底座310所在平面平行，且距离底座310所在平面的距离最好为三分之一波长。

所述平衡臂330呈“S”状，即所述第一单元段331和第二单元段332可能呈标准的圆弧状，也可能呈渐开线等非标准的圆弧状；而且第一单元段331和第二单元段332本身还可能由多段曲率半径不一致的圆弧平滑连接而成，也就是说第一单元段331和第二单元段332的曲率中心可能是不断变化的，但这都不构成对本发明限制。

如图3所示，所述平衡臂330仅包括第一单元段331和第二单元段332，所述第一单元段331的末端曲率与第二单元段332的首端曲率近似一致，第一单元段331和第二单元段332直接平滑连接。

如图4、5、6所示，所述平衡臂330设有第三单元段333，所述第一单元段 331和第二单元段332通过第三单元段333平滑连接，所述第三单元段333可以呈直线状也可以呈曲率比较小的曲线状，以便于增加整个平衡臂330的长度，以保证平衡臂330的长度满足四分之一波长的要求。

如图3所示，平衡臂330第一单元段331直接与所述支撑臂320连接。这种情况下，第一单元段331向外弯曲的弧度半径最好大于第二单元段332向内弯曲的弧度半径，这样可以避免第二单元段332在底座310所在平面上的投影与支撑臂320在底座310所在平面上的投影重合。如果第二单元段332在底座310所在平面上的投影与支撑臂320在底座310所在平面上的投影重合，则底座310与平衡臂330之间的距离相当于是支撑臂320和平衡臂330相对的部位与平衡臂330之间的距离，这会增加底座310与平衡臂330之间的距离，相当于增加了低频振子的高度，使得低频振子的体积增加。

当然也可以如图4、5、和6所示，所述平衡臂330设有直线状的第四单元段334，所述第一单元段331通过所述第四单元段334与所述支撑臂320连接，即所述第四单元段334一端与所述支撑臂320直接连接、另一端与所述第一单元段331平滑连接，这相当于在不增加第一单元段331向外弯折空间的情况下增加了第二单元段332向内弯折的空间，以避免第二单元段332在底座310所在平面上的投影与支撑臂320在底座310所在平面上的投影重合，同时也增加了平衡臂330的长度。

所述平衡臂330设有第五单元段335，所述第五单元段335一端与所述第二单元段332平滑连接，另一端与相邻支撑臂320间另一个平衡臂330的第五单元段335末端相对，这样可以增加平衡臂330的长度。但是第五单元段335的长度不能过大，过大则会减少相邻支撑臂320间平衡臂330末端之间的距离，导致相邻支撑臂320之间的磁场隔离度减少。

所述第五单元段335呈直线状，所述相邻支撑臂320之间两个平衡臂330的第五单元段335在同一条直线上，且与相邻支撑臂320夹角的角平分线在底座310所在平面上的投影垂直。这样经过相邻支撑臂320之间两个平衡臂330末端的电流方向相反，其磁场可以相互抵消，增加相邻支撑臂320间的磁场隔离度。如果平衡臂330的第五单元段335位于其它方向上的话，则经过上述平衡臂330末端的电流会有一个沿相邻支撑臂320间角平分线方向的分量，其磁场就可以 相互叠加，从而减少两个平衡臂330之间的隔离度。

所述平衡臂330的末端设有向底座310所在平面垂直弯折延伸的加载段336，这样可以在不减少相邻支撑臂320间平衡臂330末端之间的距离的情况下进一步增加平衡臂330的长度。所述平衡臂330的末端是相对而言的，所述平衡臂330在其所在平面上共有两端，一端是与支撑臂320相连接的首端，另一端即为末端。在所述平衡臂330设有第五单元段335时为第五单元段335的末端，在所述平衡臂330没有设置第五单元段335时为第二单元段332的末端。

所述平衡臂330最宽处的宽度D为10mm～12mm。所述平衡臂330的宽度指的是同时与所述平衡臂330的外侧壁3301和内侧壁3302相切的圆的直径。需要注意的是平衡臂330最宽处可能不止一处，但它们的宽度是一致的。现有的低频振子平衡臂最宽处的宽度D在6mm～8mm，工作带宽为800MHZ～900MHZ，基站天线仅能在一个频段工作。将平衡臂最宽处的宽度扩大到10mm～12mm后，低频振子的工作带宽扩大到700MHZ～900MHZ，基站天线可以在2个频段或者3个频段内工作。而且加大平衡臂的宽度后，低频振子的结构强度增加，提高了低频振子的稳定性，减少了平衡臂在震动环境下的震动幅度。

采用本实施例的低频天线振子，通过这样将平衡臂330设计成先往外弯再往内弯的方式可以在较小的空间内增加平衡臂330的长度，增加了相邻支撑臂320间平衡臂330之间隔开的距离，如图7所示，使得低频振子的隔离度增加，同时还减少了低频振子的体积。由于整个平衡臂330呈曲线状，整个平衡臂330连续性好，电流在其中流动得非常顺畅，没有发生分流突变现象，辐射效率高，因此图8中波的回损相当少，图9中的波非常光滑，中间没有小波浪。

实施例二

结合图10所示，本发明提供的基站天线，包括反射板340和安装在反射板340上的低频振子，所述反射板340包括一块基板341和两块相互平行且均垂直于基板341的护板342，所述低频振子包括底座310、从底座310向上伸出的四个支撑臂320，从每个支撑臂320背离底座310端的两侧垂直伸出两个平衡臂330；所述平衡臂330呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段331和第二单元段332，所述第一单元段331一端与支撑臂320连接，另一端与第二单元段332平滑连接；所述平衡臂330的第一单元段331曲率中心和底座310中心在该平衡臂330的同 侧，所述平衡臂330的第一单元段331曲率中心和第二单元段332曲率中心在该平衡臂330的异侧；相邻支撑臂320之间夹角的角平分线在底座310所在平面上的投影垂直于所述护板342。

所述平衡臂330设有第三单元段333，所述第一单元段331和第二单元段332通过第三单元段333平滑连接。

所述平衡臂330设有直线状的第四单元段334，所述第一单元段331通过第四单元段334与所述支撑臂320连接。

所述平衡臂330设有第五单元段335，所述第五单元段335一端与所述第二单元段332平滑连接，另一端与相邻支撑臂320间另一个平衡臂330的第五单元段335末端相对。

所述第五单元段335呈直线状，相邻支撑臂320之间两个平衡臂330的第五单元段335在同一条直线上，且与相邻支撑臂320间夹角的角平分线在底座310所在平面上的投影垂直。

所述平衡臂330的末端设有向底座310所在平面垂直弯折延伸的加载段336。所述平衡臂330最宽处的宽度D为10mm～12mm。所述平衡臂330的宽度指的是同时与所述平衡臂330的外侧壁3301和内侧壁3302相切的圆的直径。

本实施例的技术方案，通过这样将平衡臂330设计成先往外弯再往内弯的方式可以在较小的空间内增加平衡臂330的长度，增加了相邻支撑臂320间平衡臂330之间隔开的距离，如图7所示，使得低频振子的隔离度增加，同时还减少了低频振子的体积。由于整个平衡臂330呈曲线状，整个平衡臂330连续性好，电流在其中流动得非常顺畅，没有发生分流突变现象，辐射效率高，因此图8中波的回损相当少，图9中的波非常光滑，中间没有小波浪。此外低频振子在反射板340上的安装方式减少了占用基板341的面积，使得基板341面积可以减少，进而减少了整个基站天线的体积。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种低频振子，包括底座、从底座向上伸出的四个支撑臂，从每个支撑臂背离底座端的两侧垂直伸出的两个平衡臂，其特征在于，

所述平衡臂呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段和第二单元段，所述第一单元段一端与支撑臂连接，另一端与第二单元段平滑连接；

所述平衡臂的第一单元段曲率中心和底座中心在该平衡臂的同侧，所述平衡臂的第一单元段曲率中心和第二单元段曲率中心在该平衡臂的异侧；

所述平衡臂设有第三单元段，所述第一单元段和第二单元段通过第三单元段平滑连接；

所述平衡臂设有直线状的第四单元段，所述第一单元段通过第四单元段与所述支撑臂连接。

2.根据权利要求1所述的低频振子，其特征在于：所述平衡臂设有第五单元段，所述第五单元段一端与所述第二单元段平滑连接，另一端与相邻支撑臂间另一个平衡臂的第五单元段末端相对。

3.根据权利要求2所述的低频振子，其特征在于：所述第五单元段呈直线状，相邻支撑臂之间两个平衡臂的第五单元段在同一条直线上，且与所述相邻支撑臂之间夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的低频振子，其特征在于：所述平衡臂的末端设有向底座所在平面垂直弯折延伸的加载段。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的低频振子，其特征在于：所述平衡臂最大宽度为10mm～12mm。

6.一种基站天线，包括反射板，所述反射板包括一块基板和两块相互平行且均垂直于基板的护板，所述基站天线还包括沿护板延伸方向安装在基板上的低频振子，其特征在于，

所述低频振子包括底座、从底座向上伸出的四个支撑臂，从每个支撑臂背离底座端的两侧垂直伸出的两个平衡臂；

所述平衡臂呈“S”状，包括呈弧形的第一单元段和第二单元段，所述第一单元段一端与支撑臂连接，另一端与第二单元段平滑连接；

所述平衡臂的第一单元段曲率中心和底座中心在该平衡臂的同侧，所述平衡臂的第一单元段曲率中心和第二单元段曲率中心在该平衡臂的异侧；

相邻支撑臂之间夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直于所述护板；

所述平衡臂设有第三单元段，所述第一单元段和第二单元段通过第三单元段平滑连接；

所述平衡臂设有直线状的第四单元段，所述第一单元段通过第四单元段与所述支撑臂连接。

7.根据权利要求6所述的基站天线，其特征在于：所述平衡臂设有第五单元段，所述第五单元段一端与所述第二单元段平滑连接，另一端与相邻支撑臂间另一个平衡臂的第五单元段末端相对。

8.根据权利要求7所述的基站天线，其特征在于：所述第五单元段呈直线状，所述相邻支撑臂之间两个平衡臂的第五单元段在同一条直线上，且与相邻支撑臂夹角的角平分线在底座所在平面上的投影垂直。