CN113964500A - 辐射单元组件及天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辐射单元组件及天线，其中辐射单元组件包括：半波振子、馈电巴伦、传输线、第一馈电组件和第二馈电组件；馈电巴伦固定在半波振子底部且内部设置有空腔，第一馈电组件自上而下穿过半波振子及馈电巴伦内部空腔后从馈电巴伦底部伸出，第二馈电组件设置于馈电巴伦底部，且第一馈电组件既与半波振子连接，又通过传输线与第二馈电组件连接。天线包括：移相网络组件和设置于其上的辐射单元阵列；移相网络组件包括两个工作于不同频段的移相网络，每个辐射单元组件的第一馈电组件与第二馈电组件分别与两个频段的移相网络输出端电连接。本发明提供的技术方案解决了目前天线网络组成结构复杂，连接点、焊点众多的技术问题。

Description

辐射单元组件及天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种辐射单元组件，以及一种天线。

背景技术

随着移动通信领域技术的飞速发展，通信基站对天线的要求越来越高，结合移动通信多制式运营以及基站选址困难的现状，就使得多频电调天线成为基站的首选，特别是在5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)网络时代要求一副天线集成所有4G(4th Generation Mobile Communication Technology，***移动通信技术)网络制式天线，天线中设置多个天线阵列，同时铁塔公司要求天线迎风面积越小越好、重量越轻越好，因此天线截面小型化设计成为发展趋势。

在天线截面小型化设计中，多个频段之间天线阵列布局紧凑导致天线辐射性能恶化，从而影响网络覆盖质量。因此，为实现截面小型化设计，需要天线阵列不增加而实现多个频段独立工作，为此辐射单元复用方案得到广泛应用。

在现有的辐射单元复用方案中，辐射单元需连接合路器分出两个端口以连接不同的移相网络，该方案虽然在天线阵列不增加的前提下实现了不同频段独立工作，但是在有限的阵列空间内由两组移相网络匹配一组辐射单元阵列外加合路器件的叠加布局，导致天线的网络组成结构复杂，同时连接点、焊点众多，给天线批量生产带来极大挑战。

发明内容

为了至少部分解决现有技术中存在的辐射单元需连接合路器导致天线结构复杂，连接点、焊点众多的技术问题而完成了本发明。

根据本发明的一方面，提供一种辐射单元组件，包括：半波振子、馈电巴伦、传输线、第一馈电组件和第二馈电组件；其中，馈电巴伦固定在半波振子底部且内部设置有空腔，第一馈电组件自上而下穿过半波振子及馈电巴伦内部空腔后从馈电巴伦底部伸出，第二馈电组件设置于馈电巴伦底部，且第一馈电组件既与半波振子连接，又通过传输线与第二馈电组件连接。

可选地，第一馈电组件包括第一馈电片和第二馈电片，第二馈电组件包括第一馈电柱和第二馈电柱；其中，第一馈电片和第二馈电片分别自上而下穿过半波振子及馈电巴伦内部不同的空腔后从馈电巴伦底部伸出，且第一馈电片和第二馈电片的顶部与半波振子电连接或耦合连接、从馈电巴伦底部伸出的下部各通过一根传输线分别与第一馈电柱和第二馈电柱的顶部连接。

可选地，第一馈电片和第二馈电片均为长条状结构，其下部设置有通孔；第一馈电柱和第二馈电柱均为钉状结构，且尖端朝下；两根传输线的一端分别***第一馈电片和第二馈电片下部的通孔中并焊接在所述通孔处，另一端分别焊接在第一馈电柱和第二馈电柱的顶部。

可选地，第一馈电片和第二馈电柱极化正交设置；第一馈电柱和第二馈电片极化正交设置。

可选地，传输线具体为同轴电缆传输线并呈U型；两根U型传输线的开口相对且对称布置，两根U型传输线的中部向外延伸并凸出于馈电巴伦侧面。

可选地，半波振子具体为两组极化正交的半波振子，每组半波振子的两臂为对称分布的金属件。

可选地，每个金属件为矩形片状结构，其上开设预设形状的若干通孔。

可选地，所述辐射单元组件还包括：设置在馈电巴伦底部的固定件；第一馈电组件和第二馈电组件均穿过固定件，且固定件将第二馈电组件固定于馈电巴伦底部。

根据本发明的另一方面，提供一种天线，包括：移相网络组件和设置于其上的由若干前述辐射单元组件构成的辐射单元阵列；移相网络组件包括两个工作于不同频段的移相网络，每个辐射单元组件的第一馈电组件与其中一个频段的移相网络输出端电连接，第二馈电组件与另一个频段的移相网络输出端电连接。

可选地，每个移相网络包括信号传输网络以及可相对所述信号传输网络滑动并用于所述信号传输网络移相的部件。

可选地，移相网络组件还包括设置于每个移相网络输出端的滤波电路。

可选地，两个移相网络的工作频段在1695-2170MHz/2490-2690MHz、1427-2170MHz/2490-2690MHz或1427-1880MHz/2300-2690MHz之中选择。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供的辐射单元组件，通过第一馈电组件分别与半波振子及第二馈电组件连接的结构，使得辐射单元组件无需连接合路器，其第一馈电组件的自由端和第二馈电组件的自由端作为两个端口可直接连接至不同的移相网络，整体结构简单。本发明提供的天线，通过多个辐射单元组件构成辐射单元阵列并直接固定在工作于不同频段的移相网络组件上，整个天线的网络组成结构简单，连接点、焊点较少，适于批量生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的辐射单元组件的轴测图；

图2为本发明实施例提供的辐射单元组件的背视图；

图3为本发明实施例提供的辐射单元组件的***图；

图4为本发明实施例提供的天线的正视图；

图5为本发明实施例提供的天线的背视图；

图6为本发明实施例提供的天线的轴测图；

图7为本发明实施例提供的天线的***图。

图中：1－半波振子；2－第一馈电组件；21－第一馈电片；22－第二馈电片；3－第二馈电组件；31－第一馈电柱；32－第二馈电柱；4－传输线；5－固定件；6－辐射单元组件；7－移相网络组件；8－馈电巴伦；9－上层移相网络；10－下层移相网络；11－壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种辐射单元组件，其包括：半波振子1、馈电巴伦8、传输线4、第一馈电组件2和第二馈电组件3；其中，馈电巴伦8固定在半波振子1底部且内部设置有空腔，第一馈电组件2自上而下穿过半波振子1及馈电巴伦8内部空腔后从馈电巴伦8底部伸出，第二馈电组件3设置于馈电巴伦8底部，且第一馈电组件2既与半波振子1连接，又通过传输线4与第二馈电组件3连接。

本实施例中，通过第一馈电组件分别与半波振子及第二馈电组件连接的结构，使得辐射单元组件无需连接合路器，其第一馈电组件的自由端和第二馈电组件的自由端作为两个端口可直接连接至不同的移相网络，整体结构简单，解决了目前天线网络组成结构复杂，连接点、焊点众多的技术问题。

在一种具体实施方式中，半波振子1具体为两组极化正交的半波振子，每组半波振子的两臂为对称分布的金属件。

本实施例中，两组半波振子具体为两组相互正交形成±45°双极化辐射特性的半波振子，其中双极化分别为正45°极化和负45°极化；每组半波振子具有两个辐射臂，则两组半波振子共具有四个辐射臂，这四个辐射臂呈田字格状分布，这种设置方式可有效去除双极化间的耦合；每组半波振子的两臂长度相等，其总长度为中心频点波长的二分之一(即每臂长度为四分之一波长)，以形成半波对称振子。

较优的，半波振子1与馈电巴伦8同轴设置。进一步地，半波振子1与馈电巴伦8的材质相同，例如可以为铝合金或者非磁性金属材料，二者垂直设置并形成为一体式结构。

本实施例中，半波振子与馈电巴伦一体成型，便于制造。

在一种具体实施方式中，每个金属件为矩形片状结构，其上开设预设形状的若干通孔。

本实施例中，每个金属件为其上镂空一定形状的矩形金属片(最好为正方形金属片)，每个镂空处形成为一个通孔。

如图1和图2所示，每个矩形金属片上可开设三个通孔，具体为一个方孔和两个直角三角形通孔。其中，两个直角三角形通孔的直角分别位于矩形金属片的两个对角处，这两个直角三角形通孔大小相等且对称设置，二者之间形成一条状结构，方孔夹在两个直角三角形通孔之间并设置在所述条状结构上，且四个矩形金属片的方孔所在条状结构呈十字形排布；此外，方孔的面积较小，直角三角形通孔的面积较大，具体地，直角三角形通孔的面积数倍于方孔面积(例如6～12倍)。直角三角形通孔的斜边可以为平滑的直边，也可以为由多段线组成的非直边，相邻线段之间夹角为钝角。

在一种具体实施方式中，第一馈电组件2包括第一馈电片21和第二馈电片22，第二馈电组件3包括第一馈电柱31和第二馈电柱32；其中，第一馈电片21和第二馈电片22分别自上而下穿过半波振子1及馈电巴伦8内部不同的空腔后从馈电巴伦8底部伸出，且第一馈电片21和第二馈电片22的顶部与半波振子1电连接或耦合连接、从馈电巴伦8底部伸出的下部各通过一根传输线4分别与第一馈电柱31和第二馈电柱32的顶部连接。

可见，第一馈电片21和第二馈电片22的顶部为馈电部、下部为焊接部，馈电部与半波振子连接，焊接部穿过馈电巴伦内部腔状结构并从馈电巴伦底部穿出至辐射单元背面后，再通过两根传输线4分别与第一馈电柱31和第二馈电柱32连接。

本实施例中，第一馈电片21和第二馈电片22从半波振子1正上方向下伸入后，一端与半波振子1电连接或耦合连接，另一端各自穿过馈电巴伦8内部不同空腔以实现彼此绝缘，再从馈电巴伦8的底部伸出，用于信号传输；两根传输线4的一端分别与第一馈电片21和第二馈电片22的下部连接以形成一分二的功分器，两根传输线4的另一端(即功分器的另一端)分别与第一馈电柱31和第二馈电柱32的顶部连接。可见，本实施例通过两根传输线与第一馈电组件和第二馈电组件的具体连接方式实现了端口分离，其中第一馈电组件的底端(自由端)作为一个端口，第二馈电组件的底端(自由端)作为另一个端口，这两个端口可直接连接至不同的移相网络，实现辐射单元复用。

在一种具体实施方式中，第一馈电片21和第二馈电片22均为长条状结构，其下部设置有通孔；第一馈电柱31和第二馈电柱32均为钉状结构，且尖端朝下；两根传输线4的一端分别***第一馈电片21和第二馈电片22下部的通孔中并焊接在所述通孔处(此处即为焊点)，另一端分别焊接在第一馈电柱31和第二馈电柱32的顶部(此处即为焊点)。当然，馈电柱的长度要小于馈电片的长度，例如馈电片的长度为馈电柱长度的3～5倍。

本实施例中，长条状结构的第一/第二馈电片与钉状结构的第一/第二馈电柱通过传输线连接以实现端口分离，结构简单、焊点少，适于量产。

进一步地，第一馈电片21和第二馈电片22的底端各设置有一个向下延伸的条状凸起，以便于***对应的移相网络内与移相网络的输出端连接。

在一种具体实施方式中，第一馈电片21和第二馈电柱32极化正交设置；第一馈电柱22和第二馈电片31极化正交设置。

进一步地，第一馈电片21、第二馈电片22、第一馈电柱31和第二馈电柱32相互隔开，以保证极化间的距离。

本实施例中，第一馈电片21和第二馈电柱32的相位相差180度，第一馈电柱22和第二馈电片31的相位相差180度，可实现对半波振子进行差分馈电，无需额外设置平衡结构即可实现平衡电流。

在一种具体实施方式中，传输线4具体为同轴电缆传输线并呈U型；两根U型传输线的开口相对且对称布置，两根U型传输线的中部向外延伸并凸出于馈电巴伦8侧面。

本实施例中，U型同轴电缆传输线的两端伸入至馈电巴伦8的底部并分别与第一馈电片21(第二馈电片22)的下部和第一馈电柱31(第二馈电柱32)的顶部连接，而U型同轴电缆传输线的中部则自馈电巴伦8的底部向外伸出，以使得同轴电缆传输线的大部分都凸出于馈电巴伦8的侧面，这样的结构易于焊接且焊点清晰。

如图1和图3所示，所述辐射单元组件还包括：设置在馈电巴伦8底部的固定件5；第一馈电组件2和第二馈电组件3均穿过固定件5，且固定件5将第二馈电组件3固定于馈电巴伦8底部。

本实施例中，通过固定件5对第二馈电组件3的支撑，实现了传输线4与第二馈电组件3的固定，避免实际应用时发生移位。

本发明实施例提供的辐射单元组件，第一馈电片和第二馈电片的一端与半波振子连接，另一端自上而下分别穿过馈电巴伦内部不同的空腔后从馈电巴伦底部伸出，两根传输线的一端分别与第一馈电片和第二馈电片从馈电巴伦底部伸出的下部连接以形成一分二的功分器，两根传输线的另一端分别与第一馈电柱和第二馈电柱的顶部连接，且第一馈电片和第二馈电片的底端作为一个端口，第一馈电柱和第二馈电柱的底端作为另一个端口，这些结构相互配合共同形成一种集电磁波辐射及馈电功能于一体的复用双极化辐射单元组件。

如图4至图7所示，本发明实施例还提供一种天线，其包括：移相网络组件7和设置于其上的由若干前述实施例所述的辐射单元组件6构成的辐射单元阵列；移相网络组件7包括两个工作于不同频段的移相网络，每个辐射单元组件6的第一馈电组件与其中一个频段的移相网络输出端电连接，第二馈电组件与另一个频段的移相网络输出端电连接。

其中，辐射单元阵列可以为直线阵列，也可以为矩形阵列。其中的辐射单元组件具体为前述复用双极化辐射单元组件。

本实施例中，多个辐射单元组件构成辐射单元阵列并直接固定在工作于不同频段的移相网络组件上，整个天线的网络组成结构简单，连接点、焊点较少，适于批量生产。

进一步地，如图6和图7所示，两个移相网络上下层叠设置，上层移相网络9和下层移相网络10工作于不同频段，每层移相网络的左右两部分分别对应天线的不同极化(正45°极化和负45°极化)。

每个辐射单元组件的第一馈电组件和第二馈电组件分别与上层移相网络和下层移相网络的输出端电连接以实现同一个辐射单元组件复用，而不再需要半波振子再单独连接合路器，同时可以最大化减少移相器与辐射单元连接的电缆结构，实现合路复用天线的简洁化设计。

具体地，每个辐射单元组件的第一馈电组件穿出辐射单元背面的一端穿过上层移相网络9后***到下层移相网络10内部与其输出端电连接；每个辐射单元组件的第二馈电组件穿出辐射单元背面的一端***到上层移相网络9内部与其输出端电连接。

本实施例中，通过复用双极化辐射单元组件结合上下层叠的工作于不同频段的移相网络，作用于两个馈电***，形成独立工作的两个天线，可减少天线阵列数量，简化天线辐射阵列布局，减少装配工序，减轻天线重量。

在一种具体实施方式中，移相网络组件还包括壳体11；壳体11内分隔成上下两层内腔，上层移相网络9放置于上层内腔，下层移相网络10放置于下层内腔，复用双极化辐射单元组件6紧固于壳体11上表面。

在一种具体实施方式中，每个移相网络包括信号传输网络以及可相对所述信号传输网络滑动并用于所述信号传输网络移相的部件。

在一种具体实施方式中，移相网络组件还包括设置于每个移相网络输出端的滤波电路。

本实施例中，通过在上下层叠的移相网络内设置滤波电路，以及取消复用辐射单元的合路器，简化了天线的网络组成结构，减少了整机装配工序和复杂度。

在一种具体实施方式中，两个移相网络的工作频段在1695-2170MHz/2490-2690MHz、1427-2170MHz/2490-2690MHz或1427-1880MHz/2300-2690MHz之中选择。

本实施例中，为两个移相网络的工作频段提供了三种选择，分别为1695-2170MHz/2490-2690MHz、1427-2170MHz/2490-2690MHz与1427-1880MHz/2300-2690MHz，本领域技术人员可根据实际需求选择其中一种频段范围，并在已选择的频段范围内设置两个移相网络的工作频段。

本发明实施例提供的天线，针对目前宽带多频天线的小型化、高性能的需求，通过在上下层叠的工作于不同频段的移相网络上直接设置复用双极化辐射单元阵列，形成独立工作的两个天线，工作频段可根据需求在不同频段范围内进行选择，可实现天线生产、装配简洁化，易操作和高效率；而且，复用双极化辐射单元阵列集成与移相网络馈电连接结构，使得移相网络与辐射单元之间不再需要焊接配相电缆，因此可以免去电镀环节，减少移相网络的加工工序和难度，并且可实现成本降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种辐射单元组件，其特征在于，包括：半波振子、馈电巴伦、传输线、第一馈电组件和第二馈电组件；其中，馈电巴伦固定在半波振子底部且内部设置有空腔，第一馈电组件自上而下穿过半波振子及馈电巴伦内部空腔后从馈电巴伦底部伸出，第二馈电组件设置于馈电巴伦底部，且第一馈电组件既与半波振子连接，又通过传输线与第二馈电组件连接。

2.根据权利要求1所述的辐射单元组件，其特征在于，第一馈电组件包括第一馈电片和第二馈电片，第二馈电组件包括第一馈电柱和第二馈电柱；其中，第一馈电片和第二馈电片分别自上而下穿过半波振子及馈电巴伦内部不同的空腔后从馈电巴伦底部伸出，且第一馈电片和第二馈电片的顶部与半波振子电连接或耦合连接、从馈电巴伦底部伸出的下部各通过一根传输线分别与第一馈电柱和第二馈电柱的顶部连接。

3.根据权利要求2所述的辐射单元组件，其特征在于，第一馈电片和第二馈电片均为长条状结构，其下部设置有通孔；第一馈电柱和第二馈电柱均为钉状结构，且尖端朝下；两根传输线的一端分别***第一馈电片和第二馈电片下部的通孔中并焊接在所述通孔处，另一端分别焊接在第一馈电柱和第二馈电柱的顶部。

4.根据权利要求3所述的辐射单元组件，其特征在于，第一馈电片和第二馈电柱极化正交设置；第一馈电柱和第二馈电片极化正交设置。

5.根据权利要求3所述的辐射单元组件，其特征在于，传输线具体为同轴电缆传输线并呈U型；两根U型传输线的开口相对且对称布置，两根U型传输线的中部向外延伸并凸出于馈电巴伦侧面。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的辐射单元组件，其特征在于，半波振子具体为两组极化正交的半波振子，每组半波振子的两臂为对称分布的金属件。

7.根据权利要求6所述的辐射单元组件，其特征在于，每个金属件为矩形片状结构，其上开设预设形状的若干通孔。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的辐射单元组件，其特征在于，还包括：设置在馈电巴伦底部的固定件；第一馈电组件和第二馈电组件均穿过固定件，且固定件将第二馈电组件固定于馈电巴伦底部。

9.一种天线，其特征在于，包括：移相网络组件和设置于其上的由若干如权利要求1-8中任一项所述的辐射单元组件构成的辐射单元阵列；移相网络组件包括两个工作于不同频段的移相网络，每个辐射单元组件的第一馈电组件与其中一个频段的移相网络输出端电连接，第二馈电组件与另一个频段的移相网络输出端电连接。

10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，每个移相网络包括信号传输网络以及可相对所述信号传输网络滑动并用于所述信号传输网络移相的部件。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，移相网络组件还包括设置于每个移相网络输出端的滤波电路。

12.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，两个移相网络的工作频段在1695-2170MHz/2490-2690MHz、1427-2170MHz/2490-2690MHz或1427-1880MHz/2300-2690MHz之中选择。

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