CN109546357B - 双极化天线及其振子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极化天线及其振子，振子包括：两组极化方向相互正交的辐射单元、用于对所述辐射单元进行馈电的平衡馈电组件及套设于所述平衡馈电组件上的耦合环，所述耦合环的内壁与所述平衡馈电组件的外壁之间留有间隙，且所述耦合环能够与所述辐射单元电磁感应连接。该振子能够改善辐射单元的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；如此，采用该振子的双极化天线的电气性能好。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种双极化天线及其振子。
背景技术
随着移动通信技术的迅速发展，双极化天线在网络覆盖中扮演着越来越重要的角色。双极化天线的辐射单元一般包括至少两个相同的振子组合成的阵列构成。传统的双极化天线振子主要采用下列两种结构：1、采用两对共点且极化正交的振子结构；2、采用不同点的四个单极化振子两两组合的结构。传统的双极化天线振子由于驻波较差、工作带宽较窄，电气性能不佳。
发明内容
基于此，提出了一种双极化天线及其振子，该振子能够改善辐射单元的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；如此，采用该振子的双极化天线的电气性能好。
其技术方案如下：
一方面，提供了一种双极化天线振子，包括：两组极化方向相互正交的辐射单元、用于对所述辐射单元进行馈电的平衡馈电组件及套设于所述平衡馈电组件上的耦合环，所述耦合环的内壁与所述平衡馈电组件的外壁之间留有间隙，且所述耦合环能够与所述辐射单元电磁感应连接。
上述双极化天线振子，使用时，利用耦合环与辐射单元的电磁感应连接，当平衡馈电组件使得辐射单元发生电磁辐射时，从而能够在耦合环上产生感应电流，从而能够影响辐射单元上的电流分布，进而能够改善辐射单元的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；同时，还具有良好的交叉极化特性和高增益及高前后比的优点。
下面进一步对技术方案进行说明：
在其中一个实施例中，所述耦合环设置于所述平衡馈电组件的长度方向的中间位置或靠近所述平衡馈电组件的长度方向的中间位置设置。如此，使得耦合环能够更好的产生感应电流，进而能够影响辐射单元上的电流分布。
在其中一个实施例中，所述平衡馈电组件包括与所述辐射单元均对应设置的馈电电缆、第一馈电座及馈电桥，所述第一馈电座上设有用于供所述馈电电缆穿过的导线通道，且所述馈电电缆的外层与所述导线通道的内壁电性连接，所述耦合环套设于所述第一馈电座上，所述馈电桥设置于所述第一馈电座靠近所述辐射单元的一端，且所述馈电桥与对应的所述辐射单元及所述馈电电缆的内芯均电性连接。如此，利用馈电电缆、第一馈电座及馈电桥的配合使得辐射单元产生电磁辐射，进而能够在耦合环上产生感应电流，从而影响辐射单元上的电流分布。
在其中一个实施例中，每组所述辐射单元包括两个相对间隔设置的辐射臂，所述馈电桥包括两个相对间隔并呈夹角设置的馈电片，每个所述馈电片对应两个所述辐射臂和一根所述馈电电缆设置，所述馈电片与对应的所述馈电电缆的内芯连接，且每个所述馈电片的一端与一组辐射单元的一个辐射臂电性连接，每个所述馈电片的另一端与一组所述辐射单元的另一个辐射臂电性连接。如此，两个馈电片相互分离，不会产生干涉，保证可靠的工作。
在其中一个实施例中，所述第一馈电座包括与第一组辐射单元对应设置的第一馈电柱及与第二组辐射单元对应设置的第二馈电柱，所述第一馈电柱靠近所述辐射单元的端面距反射板的距离为L1，所述第二馈电柱靠近所述辐射单元的端面距反射板的距离为L2，且L1不等于L2。如此，实现两个馈电片的相对间隔设置，使得结构紧凑，便于布置。
在其中一个实施例中，所述平衡馈电组件包括第二馈电座及设置于所述第二馈电座上的传输带线，所述传输带线与所述辐射单元电性连接，所述耦合环套设于所述第二馈电座上。如此，利用传输带线与辐射单元的电性连接，即可使得辐射单元产生电磁辐射，进而在耦合环上产生感应电流，进而能够影响辐射单元上的电流分布。
另一方面，还提供了一种双极化天线，包括：反射板及上述的振子，所述振子设置于所述反射板上。
上述双极化天线，使用时，振子上两组极化方向相互正交的辐射单元在平衡馈电组件的作用下，能够得到±45°的双极化辐射，利用耦合环与辐射单元的电磁感应连接，当平衡馈电组件使得辐射单元发生电磁辐射时，从而能够在耦合环上产生感应电流，从而能够影响辐射单元上的电流分布，进而能够改善辐射单元的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；同时，还具有良好的交叉极化特性和高增益及高前后比的优点。
在其中一个实施例中，双极化天线还包括用于支撑所述耦合环的支撑件，所述支撑件的一端设置于反射板上，所述支撑件的另一端与所述耦合环连接。如此，使得耦合环能够稳定、可靠的工作。
在其中一个实施例中，所述支撑件设置为伸缩结构，使所述耦合环能够沿所述平衡馈电组件的长度方向往复移动。如此，使得耦合环上能够更好的产生感应电流，也能够根据实际使用需求进行位置的调节，通用性好。
在其中一个实施例中，所述反射板上设有用于安装所述平衡馈电组件的第一安装部。如此，能够使得振子稳定的安装于反射板上，保证工作的可靠性。
附图说明
图1为一个实施例的双极化天线振子的***示意图；
图2为图1的双极化天线振子的装配图；
图3为图1的双极化天线振子的俯视图。
附图标记说明：
100、辐射单元，110、辐射臂，120、安装腔，200、平衡馈电组件，210、馈电电缆，211、内芯，212、外层，221、第一馈电柱，222、第二馈电柱，223、导线通道，230、馈电桥，231、馈电片，300、耦合环，400、支撑件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1和图2所示，在一个实施例中，公开了一种双极化天线振子，包括：两组极化方向相互正交的辐射单元100、用于对辐射单元100进行馈电的平衡馈电组件200及套设于平衡馈电组件200上的耦合环300，耦合环300的内壁与平衡馈电组件200的外壁之间留有间隙，且耦合环300能够与辐射单元100电磁感应连接。
上述实施例的双极化天线振子，使用时，利用耦合环300与辐射单元100的电磁感应连接，当平衡馈电组件200使得辐射单元100发生电磁辐射时，从而能够在耦合环300上产生感应电流，从而能够影响辐射单元100上的电流分布，进而能够改善辐射单元100的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；同时，还具有良好的交叉极化特性和高增益及高前后比的优点。
上述耦合环300可以采用金属材质，利于产生感应电流，耦合环300可以为多边形的环状结构，只需满足在辐射单元100的作用下能够产生感应电流进而能够影响辐射单元100上的电流分布即可。上述辐射单元100可以为偶极子。
耦合环300套设于平衡馈电组件200上后，耦合环300与辐射单元100之间的距离可以根据实际情况进行调整，只需满足当辐射单元100发生电磁辐射时，耦合环300上能够产生感应电流进而能够影响辐射单元100上的电流分布即可。
如图2所示，在一个实施例中，耦合环300设置于平衡馈电组件200的长度方向的中间位置或靠***衡馈电组件200的长度方向的中间位置设置。如此，使得耦合环300上能够更好的产生感应电流，从而能够更好的影响辐射单元100上的电流分布，进而改善辐射单元100的驻波，提高其工作带宽。其中，平衡馈电组件200的长度方向是指辐射单元100至反射板方向。上述靠***衡馈电组件200的长度方向的中间位置设置是考虑到加工误差和装配误差的因素，在误差允许范围内，耦合环300均可视为设置于平衡馈电组件200的长度方向的中间位置。
如图1所示，在一个实施例中，平衡馈电组件200包括与辐射单元100均对应设置的馈电电缆210、第一馈电座及馈电桥230，第一馈电座上设有用于供馈电电缆210穿过的导线通道223，且馈电电缆210的外层212与导线通道223的内壁电性连接，耦合环300套设于第一馈电座上，馈电桥230设置于第一馈电座靠近辐射单元100的一端，且馈电桥230与对应的辐射单元100及馈电电缆210的内芯211均电性连接。如此，利用第一馈电座对相应的辐射单元100进行支撑，使得辐射单元100稳定的设置于反射板上；两组辐射单元100分别对应一根馈电电缆210，馈电桥230与相应的馈电电缆210的内芯211电性连接之后再与对应的辐射单元100电性连接，从而使得相应的辐射单元100能够发生电磁辐射，进而能够在套设于第一馈电座上的耦合环300上产生感应电流；利用导线通道223引导馈电电缆210穿过，方便布线，不会出现电缆打结的问题，同时，馈电电缆210的外层212与导线通道223的内壁电性连接，从而能够形成断路。上述馈电电缆210可以为同轴电缆，抗干扰能力强，传输信号稳定。馈电电缆210的外层212与导线通道223的内壁的连接可以通过焊接的方式实现，使得连接可靠。
如图1及图3所示，在一个实施例中，每组辐射单元100包括两个相对间隔设置的辐射臂110，馈电桥230包括两个相对间隔并呈夹角设置的馈电片231，每个馈电片231对应两个辐射臂110和一根馈电电缆210设置，馈电片231与对应的馈电电缆210的内芯211连接，且每个馈电片231的一端与一组辐射单元100的一个辐射臂110电性连接，每个馈电片231的另一端与一组辐射单元100的另一个辐射臂110电性连接。如此，馈电电缆210的内芯211与对应的馈电片231连接，馈电片231的一端与一组辐射单元100内的一个辐射臂110电性连接，馈电片231的另一端与一组辐射单元100内的另一个辐射臂110连接，从而能够使得辐射臂110产生电磁辐射；同时，两个馈电片231相对间隔并呈夹角设置，不仅方便振子的内部结构的布置，而且不会对两组辐射单元100的信号传输造成干涉，保证信号传输的可靠性和稳定性。将馈电片231设置于第一馈电座靠近辐射臂110的一端上，可以采用焊接或粘结的方式，优选为焊接，连接可靠。第一馈电座可以与对应的辐射臂110一体成型，例如采用压铸工艺，使得整个振子的一致性好，易于模块化生产，生产成本低，也使得振子的结构紧凑，体积较小，满足小型化和轻量化需求。
上述馈电片231之间的相对间隔设置，可以通过将馈电片231进行折弯实现，也可以通过改变安装的高度实现，只需能够将两个馈电片231分离隔开即可。
如图1所示，在一个实施例中，第一馈电座包括与第一组辐射单元100对应设置的第一馈电柱221及与第二组辐射单元100对应设置的第二馈电柱222，第一馈电柱221靠近辐射单元100的端面距反射板的距离为L1，第二馈电柱222靠近辐射单元100的端面距反射板的距离为L2，且L1不等于L2。如此，使得与第一组辐射单元100的辐射臂110对应设置的第一馈电柱221相对反射板的高度和与第二组辐射单元100的辐射臂110对应设置的第二馈电柱222相对反射板的高度不同，从而将两个馈电片231分别设置于第一馈电柱221的端部与第二馈电柱222的端部后能够形成高度差，进而能够使得两个馈电片231相对间隔设置。上述两个馈电片231可以为交叉设置的十字形，结构紧凑，方便布置。
如图2所示，在一个实施例中，四个两两相对间隔设置的辐射臂110围设形成安装腔120，交叉对应设置的两个辐射臂110组成一组辐射单元100，两个第一馈电柱221及两个第二馈电柱222设置于安装腔120内，且每个第一馈电柱221的一端与一个辐射臂110连接，每个第二馈电柱222的一端与一个辐射臂110连接，如此，使得整个振子的结构更加紧凑，体积小，符合小型化的需求。
在另一个实施例中，平衡馈电组件200包括第二馈电座(未示出)及设置于第二馈电座上的传输带线(未示出)，传输带线与辐射单元100电性连接，耦合环300套设于第二馈电座上。如此，利用传输带线与辐射单元100的电性连接从而能够使得辐射单元100产生电磁辐射，进而能够在套设于第二馈电座上的耦合环300上产生感应电流，从而能够影响辐射单元100上的电流分布，进而改善辐射单元100的驻波，提高工作带宽，电气性能佳。上述传输带线优选为微带线，其体积较小、重量轻、使用频带宽、可靠性高以及制造成本低。第二馈电座可以与辐射单元100一体成型，例如采用压铸工艺，使得整个振子的一致性好，易于模块化生产，生产成本低，也使得振子的结构紧凑，体积较小，满足小型化和轻量化需求。
在一个实施例中，还公开了一种双极化天线，包括反射板(未示出)及上述任一实施例的振子，振子设置于反射板上。
上述实施例的双极化天线，使用时，振子上两组极化方向相互正交的辐射单元100在平衡馈电组件的作用下，能够得到±45°的双极化辐射，利用耦合环300与辐射单元100的电磁感应连接，当平衡馈电组件200使得辐射单元100发生电磁辐射时，从而能够在耦合环300上产生感应电流，从而能够影响辐射单元100上的电流分布，进而能够改善辐射单元100的驻波，提高工作带宽，电气性能佳；同时，还具有良好的交叉极化特性和高增益及高前后比的优点。
上述双极化天线可以是低剖面天线，如此，能够减小天线的体积，满足小型化的使用需求。
如图1及图2所示，进一步地，双极化天线还包括用于支撑耦合环300的支撑件400，支撑件400的一端设置于反射板上，支撑件400的另一端与耦合环300连接。如此，利用支撑件400能够对耦合环300进行支撑，使得耦合环300能够稳定、可靠的工作。上述支撑件400可以采用塑料等绝缘材质，如此，材质重量轻，成本低，不会对感应电流的产生进行干扰。
更进一步地，支撑件400设置为伸缩结构，使耦合环300能够沿平衡馈电组件200的长度方向往复移动。如此，能够对耦合环300相对辐射单元100的距离进行调节，使得耦合环300上能够更好的产生感应电流，进而能够影响辐射单元100上的电流分布，也提高了通用性，符合实际使用需求。上述伸缩结构可以通过弹性伸缩件的形式实现，也可以通过嵌套伸缩的形式实现，还可以通过举升伸缩的方式实现，只需满足能够调节耦合环300相对辐射单元100的距离即可。
在一个实施例中，反射板上设有用于安装平衡馈电组件200的第一安装部(未示出)。如此，利用第一安装部能够将平衡馈电组件200稳定的安装于反射板上，从而使得整个振子能够稳定的安装于反射板上，使得天线能够稳定、可靠的工作。上述第一安装部可以是安装孔，优选为螺纹孔，如此，利用螺栓、螺钉等紧固件即可实现安装固定，方便快捷。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种双极化天线振子，其特征在于，包括：两组极化方向相互正交的辐射单元、用于对所述辐射单元进行馈电的平衡馈电组件及套设于所述平衡馈电组件上的耦合环，所述耦合环的内壁与所述平衡馈电组件的外壁之间留有间隙，使所述耦合环上能产生感应电流，以影响所述辐射单元上的电流分布，且所述耦合环能够与所述辐射单元电磁感应连接；所述耦合环设置于所述平衡馈电组件的长度方向的中间位置或靠近所述平衡馈电组件的长度方向的中间位置设置。
2.根据权利要求1所述的双极化天线振子，其特征在于，所述耦合环为金属材质；和/或，所述耦合环为多边形的环状结构。
3.根据权利要求1所述的双极化天线振子，其特征在于，所述平衡馈电组件包括与所述辐射单元均对应设置的馈电电缆、第一馈电座及馈电桥，所述第一馈电座上设有用于供所述馈电电缆穿过的导线通道，且所述馈电电缆的外层与所述导线通道的内壁电性连接，所述耦合环套设于所述第一馈电座上，所述馈电桥设置于所述第一馈电座靠近所述辐射单元的一端，且所述馈电桥与对应的所述辐射单元及所述馈电电缆的内芯均电性连接。
4.根据权利要求3所述的双极化天线振子，其特征在于，每组所述辐射单元包括两个相对间隔设置的辐射臂，所述馈电桥包括两个相对间隔并呈夹角设置的馈电片，每个所述馈电片对应两个所述辐射臂和一根所述馈电电缆设置，所述馈电片与对应的所述馈电电缆的内芯连接，且每个所述馈电片的一端与一组辐射单元的一个辐射臂电性连接，每个所述馈电片的另一端与一组所述辐射单元的另一个辐射臂电性连接。
5.根据权利要求3所述的双极化天线振子，其特征在于，所述第一馈电座包括与第一组辐射单元对应设置的第一馈电柱及与第二组辐射单元对应设置的第二馈电柱，所述第一馈电柱靠近所述辐射单元的端面距反射板的距离为L1，所述第二馈电柱靠近所述辐射单元的端面距反射板的距离为L2，且L1不等于L2。
6.根据权利要求1所述的双极化天线振子，其特征在于，所述平衡馈电组件包括第二馈电座及设置于所述第二馈电座上的传输带线，所述传输带线与所述辐射单元电性连接，所述耦合环套设于所述第二馈电座上。
7.一种双极化天线，其特征在于，包括：反射板及如权利要求1至6任一项所述的振子，所述振子设置于所述反射板上。
8.根据权利要求7所述的双极化天线，其特征在于，还包括用于支撑所述耦合环的支撑件，所述支撑件的一端设置于反射板上，所述支撑件的另一端与所述耦合环连接。
9.根据权利要求8所述的双极化天线，其特征在于，所述支撑件设置为伸缩结构，使所述耦合环能够沿所述平衡馈电组件的长度方向往复移动。
10.根据权利要求7所述的双极化天线，其特征在于，所述反射板上设有用于安装所述平衡馈电组件的第一安装部。
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