CN107230827A - 一种半波振子、辐射单元及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种辐射单元，其包括一组或两组相互正交的半波振子、馈电支撑柱、耦合的巴伦馈电探针；半波振子的两臂为对称分布的金属片，且每一金属片下设置有下沉的馈电支撑柱，馈电支撑柱分别与金属片、凸台连接，半波振子的对称中心与馈电支撑柱围成的柱形结构对应的轴线重合；金属片上设置有具有容性加载作用的翼型结构；巴伦馈电探针设置在馈电支撑柱中，并在交叉处弯折，上下错开，每一组半波振子的两个金属片的相邻顶角之间通过巴伦馈电探针电连接，本发明还提供了相应的天线及半波振子。本发明降低了天线的高度，减少了基站和微基站的体积。

Description

一种半波振子、辐射单元及天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种半波振子、辐射单元及天线。
背景技术
目前基站天线所使用的压铸振子都是经典的高度为四分之一波长半波振子；随着通讯业的快速发展对天线的小型化提出了越来越迫切的要求，而降低振子的高度也就是减小天线的厚度对缩小天线的体积的贡献显然是最大的。此外，微带天线可以解决现有天线的高度问题，但是微带天线的带宽有限，隔离和交叉极化比都无法满足现有基站天线的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种半波振子、辐射单元及天线，该半波振子可以改变天线的阻抗特性，有助于减小天线厚度，该辐射单元及天线在不影响隔离和交叉极化比的性能的前提下，减小天线厚度。
本发明提供一种半波振子，包括对称分布的金属片，所述对称分布的金属片作为该半波振子的两臂，
每一金属片上的至少一侧边上设置有具有容性加载作用的翼型结构，通过所述翼型结构的容性加载改变天线的阻抗特性；
在所述半波振子的端部设置有下沉柱。
优选地，在所述半波振子的每一个金属片在相对的位置均设置有一个缺口；所述翼型结构设置在每一金属片上与所述缺口相邻的至少一侧边上。
本发明提供的一种辐射单元，包括：包括：一组或两组相互正交的半波振子、馈电支撑柱、耦合的巴伦馈电探针；其中，所述半波振子的两臂为对称分布的金属片，每一金属片下设置有一下沉的馈电支撑柱，所述半波振子的对称中心与各馈电支撑柱所围成的柱形结构对应的轴线相重合；
每一金属片上至少一侧边上设置有具有容性加载作用的翼型结构；
所述巴伦馈电探针设置在所述馈电支撑柱中，并在交叉处弯折，上下错开，每一组所述半波振子的两个金属片的相邻顶角之间通过所述巴伦馈电探针电连接；
在所述半波振子的端部连接有下沉柱，所述下沉柱与所述馈电支撑柱相平行。
优选地，所述半波振子的每一个金属片在相对的位置均设置有一个缺口，每一缺口处设置有所述馈电支撑柱，所述馈电支撑柱上端与金属片固定连接，各馈电支撑柱的另一端均与一凸台固定连接；
每一金属片上与所述缺口相邻的至少一侧边上设置有所述翼型结构。
优选地，所述馈电支撑柱、所述下沉柱与所述半波振子一体成型形成连接。
优选地，金属片的中间镂空，且镂空的图形为对称的多边形；所述下沉柱的形状为圆柱体或者片状。
优选地，连接在金属片上的所述翼型结构向下弯折，且与金属片之间垂直。
优选地，所述下沉柱的长度为0.05-0.1个中心波长。
优选地，辐射单元的整体高度为八分之一个中心波长。
本发明还提供一种天线，包括至少一个上述的辐射单元，还包括：反射板、馈电网络；
所述辐射单元中的凸台固定在所述反射板上，所述辐射单元以组阵方式构成天线阵，所述馈电网络夹在所述辐射单元与所述反射板中间。
本发明还提供一种天线，包括至少一个上述的辐射单元，还包括：反射板、馈电网络，所述馈电网络包括功分器；
所述辐射单元中的凸台固定在所述反射板上，所述辐射单元以组阵方式构成天线阵，所述馈电网络夹在所述辐射单元与所述反射板中间；
所述功分器的输入输出端口与所述辐射单元中的巴伦馈电探针和所述馈电网络连接，用于接收来自所述馈电网络的信号，并将该信号分为至少两路后分别输送至不同的所述辐射单元发送，或者接收来自不同辐射单元的信号合成一路后输送至所述馈电网络。
优选地，所述功分器为集成化设计的微带形式的功分器。
优选地，所述功分器的输入输出端口与所述巴伦馈电探针之间通过焊接方式连接；所述辐射单元中的所述凸台通过螺钉固定在所述反射板上。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明通过在半波振子上加载翼型结构和耦合巴伦馈电探针，通过翼型结构的容性加载改变天线的阻抗特性，还通过在振子上设计下沉柱来拓展天线的阻抗带宽，在不影响天线的性能基础上便可以大大降低了天线的高度，减少了基站和微基站的体积，使产品更纤薄。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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1是本发明提供的辐射单元的解剖图。
图2是本发明提供的辐射单元的侧视图。
图3是本发明提供的天线的解剖图。
图4是本发明提供的辐射单元与功分器之间的接线图。
图5是本发明提供的天线的完整示意图。
图6是本发明提供的天线的侧视图。
具体实施方式
本发明提供一种辐射单元，如图1所示，包括两组相互正交形成±45°双极化辐射特性的半波振子100、馈电支撑柱200及耦合的巴伦馈电探针300；其中，半波振子100的两臂为对称分布的金属片110，为了方便看清辐射单元的结构，在图1中有一个半波振子100的金属片未画出来，结合图2可以看到，半波振子100的每一个金属片在相对的位置均设置有一个缺口111，每一缺口111处设置有一个垂直下沉的馈电支撑柱200，馈电支撑柱200上端与金属片固定连接，各馈电支撑柱200的另一端均与一凸台400固定连接，半波振子100的对称中心与各馈电支撑柱200所围成的柱形结构对应的轴线相重合。这里需要说明的是，该辐射单元选择一组半波振子也可以。
采用耦合的巴伦馈电探针300，可以平衡辐射体电流，避免了传统的同轴电缆需要先将绝缘皮剥掉，再焊接对辐射单元进行馈电的辐射装配过程，能够减少生产工序、提高生产效率。为了避免由于两组相互垂直的半波振子100的馈电探针发生交叉，耦合巴伦馈电探针300在交叉处弯折，上下错开，同时该结构有利于提高相互垂直的两组半波振子100之间的隔离度。
图1中，每一金属片上述缺口111相邻的至少一侧边上设置有具有容性加载作用的翼型结构500，通过翼型结构500的容性加载改变天线的阻抗特性。
翼型结构500起到容性加载作用，用于改变辐射单元的阻抗特性，以实现良好的驻波比。
巴伦馈电探针300设置在馈电支撑柱200中，且不高于半波振子100所在的平面，巴伦馈电探针300在交叉处弯折，上下错开，每一组半波振子的两个金属片的相邻顶角之间通过巴伦馈电探针300电连接。
在每一半波振子100的端部连接有下沉柱600，下沉柱600与馈电支撑柱200相平行，用于调节辐射单元的低频驻波比及辐射单元的交叉极化比，下沉柱600与半波振子100之间成垂直关系，且向下。下沉柱600可以在一定的程度上加大辐射单元的长度，起到调节低频驻波比的作用，并拓展天线的阻抗带宽；另外通过仿真和测试发现金属下沉柱600还可以起到平衡辐射单元正交方向电流的作用，能够有效的改善辐射单元的交叉极化比。
其中，下沉柱600的形状为圆柱体或者片状，或者不限于圆柱体和片状。
进一步地，馈电支撑柱200、下沉柱600与半波振子100一体成型形成连接。
进一步地，金属片110的中间镂空，且镂空的图形为对称的多边形，例如可以是正方形、正五边形等等。
进一步地，连接在金属片110上的翼型结构500向下弯折，且翼型结构500与金属片110之间垂直。
进一步地，下沉柱600的长度为0.05-0.1个中心波长。辐射单元的整体高度为八分之一个中心波长。
本发明还提供一种天线，包括至少一个上述的辐射单元，如图3所示，该天线包含两个辐射单元10，还包括：反射板30、馈电网络20，馈电网络20包括功分器200。辐射单元10中的凸台400固定在反射板30上，辐射单元10以组阵方式构成天线阵，馈电网络20夹在辐射单元10与反射板30中间。当然，在本发明的另一实施例中，天线包含两个辐射单元10，还包括：反射板30、馈电网络20，其中馈电网络包括功分器200不包括功分器200。辐射单元10中的凸台400固定在反射板30上，辐射单元10以组阵方式构成天线阵，馈电网络20夹在辐射单元10与反射板30中间。
如图3和图4以及图6所示，图6是图3对应的侧视图，功分器200的输入输出端口201与辐射单元10中的巴伦馈电探针300连接，输入输出端口202与馈电网络20连接，功分器20用于接收来自馈电网络20的信号，并将该信号分为至少两路后分别输送至不同的辐射单元10发送，或者接收来自不同辐射单元10的信号合成一路后输送至馈电网络20。例如，图3和图4中辐射单元10的个数是2，且辐射单元10为两组正交的半波振子，则功分器200为一分二功分器，将来自不同的辐射单元10的信号合为1路后输送至馈电网络20，或者接收馈电网络20的信号分成2路路后分别输送至两个不同的辐射单元10，通过两个不同的辐射单元10发射出去。其中，一分二功分器是将支持+45°极化、-45°极化。
进一步地，功分器200为集成化设计的微带形式的功分器。
进一步地，功分器200输入输出端口与巴伦馈电探针300之间通过焊接方式连接。
进一步地，辐射单元10中的凸台400通过螺钉固定在反射板30上。
如图5所示，图5是包含2个辐射单元10的天线的完整示意图。
综上所述，由于辐射单元10距离反射板30的高度对天线的方向图和驻波比有较大的影响，传统的基站天线高度一般为四分之一波长半波长。本发明在半波振子100上加载翼型结构500、耦合巴伦馈电探针300、下沉柱600，通过翼型结构500的容性加载改变天线的阻抗特性，还通过在半波振子100上设计下沉柱600来拓展天线的阻抗带宽，便可以在不影响天线的性能基础上大大降低了天线的高度，减少了基站和微基站smallcell pico的体积，使产品更纤薄。
本发明的辐射单元的半波振子高度可以只有八分之一波长，相比传统四分之一波长高度的半波振子而言，体积缩小一半，性能却基本没有恶化。
本发明的辐射单元及天线还易于装配，装配流程简单，且稳定性更好，焊点少，出错率低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种半波振子，其特征在于，包括对称分布的金属片，所述对称分布的金属片作为该半波振子(100)的两臂，
每一金属片上的至少一侧边上设置有具有容性加载作用的翼型结构(500)，通过所述翼型结构(500)的容性加载改变天线的阻抗特性；
在所述半波振子(100)的端部设置有下沉柱(600)。
2.如权利要求1所述的一种半波振子，其特征在于，在所述半波振子(100)的每一个金属片在相对的位置均设置有一个缺口（111）；所述翼型结构(500)设置在每一金属片上与所述缺口（111）相邻的至少一侧边上。
3.一种辐射单元，其特征在于，包括：一组或两组相互正交的半波振子(100)、馈电支撑柱(200)、耦合的巴伦馈电探针(300)；其中，所述半波振子(100)的两臂为对称分布的金属片，每一金属片下设置有一下沉的馈电支撑柱(200)，所述半波振子(100)的对称中心与各馈电支撑柱(200)所围成的柱形结构对应的轴线相重合；
每一金属片上至少一侧边上设置有具有容性加载作用的翼型结构(500)；
所述巴伦馈电探针(300)设置在所述馈电支撑柱(200)中，并在交叉处弯折，上下错开，每一组所述半波振子(100)的两个金属片的相邻顶角之间通过所述巴伦馈电探针(300)电连接；
在所述半波振子(100)的端部连接有下沉柱(600)，所述下沉柱与所述馈电支撑柱(200)相平行。
4.如权利要求3所述的一种辐射单元，其特征在于，所述半波振子(100)的每一个金属片在相对的位置均设置有一个缺口（111），每一缺口处设置有所述馈电支撑柱(200)，所述馈电支撑柱(200)上端与金属片固定连接，各馈电支撑柱(200)的另一端均与一凸台(400)固定连接；
每一金属片上与所述缺口（111）相邻的至少一侧边上设置有所述翼型结构(500)。
5.根据权利要求4所述的辐射单元，其特征在于，所述馈电支撑柱(200)、所述下沉柱(600)与所述半波振子(100)一体成型形成连接。
6.根据权利要求5所述的辐射单元，其特征在于，金属片的中间镂空，且镂空的图形为对称的多边形；所述下沉柱(600)的形状为圆柱体或者片状。
7.根据权利要求6所述的辐射单元，其特征在于，连接在金属片上的所述翼型结构(500)向下弯折，且与金属片垂直。
8.根据权利要求7所述的辐射单元，其特征在于，所述下沉柱(600)的长度为0.05-0.1个中心波长。
9.根据权利要求3-8任一项所述的辐射单元，其特征在于，辐射单元的整体高度为八分之一个中心波长。
10.一种天线，其特征在于，包括至少一个权利要求3-9任一项所述的辐射单元，还包括：反射板(30)、馈电网络(20)；
所述辐射单元中的凸台(400)固定在所述反射板(30)上，所述辐射单元以组阵方式构成天线阵，所述馈电网络(20)夹在所述辐射单元与所述反射板(30)中间。
11.一种天线，其特征在于，包括至少一个权利要求3-9任一项所述的辐射单元，还包括：反射板(30)、馈电网络(20)，所述馈电网络(20)包括功分器(200)；
所述辐射单元中的凸台(400)固定在所述反射板(30)上，所述辐射单元以组阵方式构成天线阵，所述馈电网络(20)夹在所述辐射单元与所述反射板(30)中间；
所述功分器(200)的输入输出端口与所述辐射单元中的巴伦馈电探针(300)和所述馈电网络(20)连接，用于接收来自所述馈电网络(20)的信号，并将该信号分为至少两路后分别输送至不同的所述辐射单元发送，或者接收来自不同辐射单元的信号合成一路后输送至所述馈电网络(20)。
12.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述功分器(200)为集成化设计的微带形式的功分器。
13.根据12所述的天线，其特征在于，所述功分器(200)的输入输出端口与所述巴伦馈电探针(300)之间通过焊接方式连接；所述辐射单元中的所述凸台(400)通过螺钉固定在所述反射板(30)上。
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