CN113708048A - 基站天线及其高频辐射单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基站天线及其高频辐射单元，其中，所述高频辐射单元包括馈电巴伦和设于所述馈电巴伦顶部的介质基板，以及两对极化正交并可由所述馈电巴伦进行馈电的辐射器，所述辐射器包括辐射片和与所述辐射片电连接并用于减小低频寄生辐射的去耦电路，所述辐射片与所述去耦电路分设于所述介质基板相对的两面上。本发明提供的高频辐射单元在介质基板上设有去耦电路，通过所述去耦电路可有效抑制与所述高频辐射单元相邻的低频辐射单元的耦合信号，减小寄生辐射，从而可在保证低频电气性能良好的前提下缩小高低频辐射单元的间距，实现天线小型化。其次，由于将所述去耦电路与辐射片分设于介质基板相对的两面上，结构简单紧凑并有利于控制成本。

Description

基站天线及其高频辐射单元
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种高频辐射单元和采用所述高频辐射单元的基站天线。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，在当前多网共存的环境下，基站天线的数量需求成倍增加，基站天线选址困难、安装不便等问题日益显现。为节省站址和天馈资源，多频化、小型化成为基站天线的主要发展方向。
然而，在多频天线***中，为满足小型化的需求，不同频段的阵列排布极为紧凑，导致出现互耦现象。例如，低频辐射单元会对其邻近的高频辐射单元产生一定的激励信号，从而产生寄生辐射，导致低频信号的方向图发生畸形，使低频信号的性能急剧下降。针对该问题，现有的解决方案一般是增大高低频辐射单元之间的间距，或者设计结构复杂的辐射单元来实现去耦合功能，其并不利于实现天线的小型化，还会提高天线制造成本。
发明内容
本发明的首要目的旨在提供一种结构简单紧凑并可有效减小低频寄生辐射的高频辐射单元。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述高频辐射单元的基站天线。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
作为第一方面，本发明涉及一种高频辐射单元，包括馈电巴伦和设于所述馈电巴伦顶部的介质基板，以及两对极化正交并可由所述馈电巴伦进行馈电的辐射器，所述辐射器包括辐射片和与所述辐射片电连接并用于减小低频寄生辐射的去耦电路，所述辐射片与所述去耦电路分设于所述介质基板相对的两面上。
优选地，所述去耦电路包括等效为电容的耦合盘和等效为电感的传输线，所述传输线的两端分别与所述耦合盘和所述辐射片连接。
优选地，所述耦合盘的中心开设有用于与所述馈电巴伦电连接的连接孔。
更优地，所述辐射片设于所述介质基板靠近所述馈电巴伦的一面，所述辐射片于所述连接孔的位置处开设有避让孔，所述避让孔的直径比所述连接孔的直径大。
进一步地，所述辐射器还包括设于所述介质基板上并用于连接所述辐射片与所述去耦电路的连接线。
优选地，所述馈电巴伦的高度为该高频辐射单元的中心频率波长的0.15～0.2倍。
进一步地，所述馈电巴伦包括支撑座、均设于所述支撑座上的馈电片和馈电柱，所述馈电片与所述辐射片电连接，所述馈电柱与所述去耦电路电连接。
优选地，所述支撑座一体成型。
优选地，所述辐射片设于所述介质基板靠近所述馈电巴伦的一面，所述馈电巴伦还包括设于所述支撑座上并用于支撑所述介质基板的支撑柱，所述支撑柱的直径比所述馈电柱的直径大，所述馈电柱相对所述支撑柱同轴地设于所述支撑柱的顶部。
作为第二方面，本发明还涉及一种基站天线，包括反射板、均设于所述反射板上的低频辐射单元和上述高频辐射单元。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
1.本发明提供的高频辐射单元在介质基板上设有去耦电路，通过所述去耦电路可有效抑制与所述高频辐射单元相邻的低频辐射单元的耦合信号，减小寄生辐射，从而可在保证低频电气性能良好的前提下缩小高低频辐射单元的间距，实现天线小型化。其次，由于将所述去耦电路与辐射片分设于介质基板相对的两面上，结构简单紧凑并有利于控制成本。
2.本发明提供的高频辐射单元中，由于设有去耦电路增加了馈电巴伦的等效电长度，其馈电巴伦的高度为该高频辐射单元的中心频率波长的0.15～0.2倍便能够实现良好的阻抗匹配，而现有高频辐射单元的高度一般为中心频率波长的四分之一，高度的降低更有利于实现天线的小型化。
3.本发明提供的高频辐射单元中，由于将去耦电路设于介质基板上，可极大地简化馈电巴伦的结构，使馈电巴伦的支撑座能够一体成型，从而减少焊点，提升互调稳定性并可降低生产成本。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的高频辐射单元的立体图；
图2为图1所示的高频辐射单元的分解图；
图3为图1所示的高频辐射单元中辐射片与介质基板的装配结构示意图；
图4为图1所示的高频辐射单元中去耦电路与介质基板的装配结构示意图；
图5为图1所示的高频辐射单元中辐射器的装配结构示意图，其中实线表示位于介质基板正面的结构，虚线表示位于介质基板背面的结构；
图6为图1所示的高频辐射单元的回波损耗及隔离度的仿真结果图；
图7为本发明实施例提供的基站天线的低频信号的方向图；
图8为采用现有高频辐射单元的基站天线的低频信号的方向图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
图1至图8共同示出了本发明实施例提供的高频辐射单元，其属于双极化宽频辐射单元，工作频段为1700MHz～2690MHz，相对带宽约为45％，所述高频辐射单元用于安装在基站天线的反射板上进行通信信号的辐射与接收，所述高频辐射单元的结构简单紧凑并可有效减小对与其相邻的低频辐射单元的寄生辐射，在应用于基站天线内时有利于实现天线小型化，提升天线性能。
如图1所示，所述高频辐射单元1包括馈电巴伦11、介质基板12和辐射器13，所述介质基板12设于所述馈电巴伦11的顶部并由所述馈电巴伦11支撑架空，所述辐射器13设有两对，其呈极化正交地设于所述介质基板12上并均用于辐射信号。
如图2所示，所述馈电巴伦11包括支撑座111和馈电片112，所述支撑座111开设有用于嵌设所述馈电片112的卡槽1111，所述馈电片112嵌设于所述卡槽1111内并与所述辐射器13电连接，且所述馈电片112用于对所述辐射器13进行馈电，其馈电方式可为直接馈电或者耦合馈电。
进一步地，由于所述辐射器13设有两对，所述馈电片112对应设有两个，每对所述辐射器13通过一个馈电片112进行馈电，且所述馈电片112与另一馈电片112的交叉位置处通过弯折结构相互避让。
请结合图3至图5，在图3中示出了所述介质基板12靠近所述馈电巴伦11的一面上的结构，在图4中示出了所述介质基板12远离所述馈电巴伦11的一面上的结构，在图5中示出了所述辐射器13于所述介质基板12正反两面上的装配结构。每个所述辐射器13均包括辐射片131和与所述辐射片131电连接的去耦电路132，所述去耦电路132用于减小低频寄生辐射，所述辐射片131与所述去耦电路132分设于所述介质基板12相对的两面上。
具体地，所述去耦电路132包括等效为电容的耦合盘1321和等效为电感的传输线1322，所述传输线1322的两端分别与所述耦合盘1321和所述辐射片131连接，即所述去耦电路132由并联设置的电容和电感组成，所述辐射片131连接所述去耦电路132后便能够实现抑制与所述高频辐射单元1相邻的低频辐射单元的耦合信号，减小低频寄生辐射。并且由于将所述去耦电路132与所述辐射片131分设于所述介质基板12相对的两面上，使得整体结构简单紧凑，有利于控制成本，实现天线小型化。
在实际应用中，对于不同结构、尺寸的辐射单元，以及天线内不同的排布结构，可通过调整所述耦合盘1321的大小及所述传输线1322的长度、宽度等参数，使所述去耦电路132更好地适配所述高频辐射单元1，能够有效抑制低频耦合信号。具体可结合仿真测试的结构进行调整，确保回波损耗及隔离度均能达到预设值。
应当理解的是，在本实施例中，所述辐射片131设于所述介质基板12靠近所述馈电巴伦11的一面上。在其他实施方式中，所述辐射片131也可设于所述介质基板12远离所述馈电巴伦11的一面上，对应地，所述去耦电路132将设于所述介质基板12靠近所述馈电巴伦11的一面，且该结构的辐射性能与本实施例提供的高频辐射单元1的性能等效。
优选地，所述耦合盘1321的中心开设有用于与所述馈电巴伦11电连接的连接孔1323，所述介质基板12对应所述连接孔1323的位置开设有通孔121，所述辐射片131于所述连接孔1323的位置处开设有避让孔1311，所述避让孔1311的直径比所述连接孔1323的直径大。
在图2中示出，所述馈电巴伦11还包括设于所述支撑座111上的支撑柱113和馈电柱114，所述支撑柱113的直径比所述馈电柱114的直径大，且所述支撑柱113的直径比所述避让孔1311的直径小，所述馈电柱114相对所述支撑柱113同轴地设于所述支撑柱113的顶部，所述支撑柱113和馈电柱114均设有四个，其对应四个辐射器13的位置呈矩形阵列设置。所述介质基板12抵接所述支撑柱113的端面并由所述支撑柱113支撑于所述支撑座111上，所述馈电柱114依次穿过所述避让孔1311、通孔121和连接孔1323后实现与所述耦合盘1321的电连接，所述辐射片131通过所述避让孔1311相对所述馈电柱114绝缘。
如图5所示，所述辐射器13还包括设于所述介质基板12上并用于连接所述辐射片131与所述去耦电路132的连接线133，所述连接线133由所述辐射片131延伸而出，所述传输线1322远离所述耦合盘1321的一端与所述连接线133远离所述辐射片131的一端连接，且二者的连接处均设有用于穿过所述介质基板12进行连接的金属化过孔。
优选地，所述馈电巴伦11的高度为所述高频辐射单元1的中心频率波长的0.17倍，而现有的而现有高频辐射单元的高度一般为中心频率波长的四分之一。由于设有所述去耦电路132，增加了所述馈电巴伦11的等效电长度，在降低所述馈电巴伦11的高度之后依然保证其具有良好的阻抗匹配，在应用于多频天线内时不会与相邻的低频辐射单元产生较大的耦合影响，有利于实现天线的小型化。
在其他实施方式中，根据不同的参数需求，所述馈电巴伦11的具体高度可在所述高频辐射单元1的中心频率波长的0.15～0.2倍之间调整。
优选地，所述支撑座111一体成型，具体可采用压铸方式制成。由于将所述辐射片132和所述去耦电路132均设于所述介质基板12上，无需在所述馈电巴伦11上设置相关电路结构，可极大地简化所述馈电巴伦11，从而使所述支撑座111能够一体成型，减少焊点，提升所述高频辐射单元1的互调稳定性并可降低生产成本。
在图6中示出了所述高频辐射单元1的回波损耗及隔离度的仿真结果，线条S11和线条S22展示出所述高频辐射单元1在两个极化方向上的回波损耗，线条S21用于展示所述高频辐射单元1的两个极化方向之间的隔离度。从图6中可看出，所述高频辐射单元1的回波损耗及隔离度均处于正常水平，在应用于天线内时能够较好地实现其辐射性能。
作为第二方面，本发明还涉及一种基站天线(图未示，下同)，包括反射板、均设于所述反射板上的低频辐射单元和上述高频辐射单元1，由于所述高频辐射单元1的结构紧凑并可有效减小对与其相邻的低频辐射单元的寄生辐射，使所述基站天线的布局可更加紧凑，实现小型化。
请结合图7和图8，在图7中示出了所述基站天线采用所述高频辐射单元1时的低频信号的方向图，在图8示出了所述基站天线采用现有高频辐射单元时的低频信号的方向图。如图所示，在相同的紧凑布局下，本实施例提供的基站天线的各项参数均表现正常，而当采用现有高频辐射单元的时，基站天线的方向图明显发生畸变，性能无法保证。
综上，本实施例提供的基站天线由于采用所述高频辐射单元1，在实现小型化的同时可有效避免高低频之间的耦合影响，保证电气性能良好，提升产品竞争力。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高频辐射单元，其特征在于，包括馈电巴伦和设于所述馈电巴伦顶部的介质基板，以及两对极化正交并可由所述馈电巴伦进行馈电的辐射器，所述辐射器包括辐射片和与所述辐射片电连接并用于减小低频寄生辐射的去耦电路，所述辐射片与所述去耦电路分设于所述介质基板相对的两面上。
2.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述去耦电路包括等效为电容的耦合盘和等效为电感的传输线，所述传输线的两端分别与所述耦合盘和所述辐射片连接。
3.根据权利要求2所述的高频辐射单元，其特征在于，所述耦合盘的中心开设有用于与所述馈电巴伦电连接的连接孔。
4.根据权利要求3所述的高频辐射单元，其特征在于，所述辐射片设于所述介质基板靠近所述馈电巴伦的一面，所述辐射片于所述连接孔的位置处开设有避让孔，所述避让孔的直径比所述连接孔的直径大。
5.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述辐射器还包括设于所述介质基板上并用于连接所述辐射片与所述去耦电路的连接线。
6.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦的高度为该高频辐射单元的中心频率波长的0.15～0.2倍。
7.根据权利要求1所述的高频辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦包括支撑座、均设于所述支撑座上的馈电片和馈电柱，所述馈电片与所述辐射片电连接，所述馈电柱与所述去耦电路电连接。
8.根据权利要求7所述的高频辐射单元，其特征在于，所述支撑座一体成型。
9.根据权利要求7所述的高频辐射单元，其特征在于，所述辐射片设于所述介质基板靠近所述馈电巴伦的一面，所述馈电巴伦还包括设于所述支撑座上并用于支撑所述介质基板的支撑柱，所述支撑柱的直径比所述馈电柱的直径大，所述馈电柱相对所述支撑柱同轴地设于所述支撑柱的顶部。
10.一种基站天线，包括反射板、均设于所述反射板上的高频辐射单元和低频辐射单元，其特征在于，所述高频辐射单元为权利要求1至9中任意一项所述的高频辐射单元。
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