CN114614241B - 一种去耦的双极化低频振子、天线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去耦的双极化低频振子、天线及方法，其中低频振子包括：基座板，基座板上印刷有第一电路；两正交插接的振子片，振子片印刷有第二电路，振子片的一端固定在基座板上，第二电路与第一电路电连接；辐射片，辐射片固定在振子片的另一端，辐射片包括四个两两互不接触的振子臂，且呈十字型，振子臂呈W型，两个不相邻的振子臂形成一个偶极子，四个振子臂形成两个正交的偶极子辐射，振子臂与第二电路电连接。本发明的振子臂采用十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡，能有效减少低频振对两边并排的高频振子单元的遮挡，实现高低频之间的相互干扰小，可广泛应用于天线技术领域。

Description

一种去耦的双极化低频振子、天线及方法

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种去耦的双极化低频振子、天线及方法。

背景技术

随着移动通信行业的迅速发展，人们对移动网络的要求逐步提高，在当前2G、3G、4G和5G网络共存的大环境下，要求基站天线向多频化、小型化的演进，支持多***工作的小型化MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)天线正成为基站天线的主要发展方向。

目前，MIMO天线主要采用高低频嵌套及多频并排的结构，随着对天线小型化要求的提升，对天线阵列之间间距的要求也越来越高，但由于各阵列间的耦合作用，天线阵列之间的间距越小，阵列之间的能量耦合就越大，相互影响也越大。此时，就需要对各***进行去耦，否则容易造成电路和方向图的指标恶化，影响天线性能。近几年，低频振子单元使用类似X型的振子单元较多，此类振子单元虽然可以灵活组阵，但对两边并排的高频振子单元的遮挡多。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种去耦的双极化低频振子、天线及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种去耦的双极化低频振子，包括：

基座板，所述基座板上印刷有第一电路；

两正交插接的振子片，所述振子片印刷有第二电路，所述振子片的一端固定在所述基座板上，所述第二电路与所述第一电路电连接；

辐射片，所述辐射片固定在所述振子片的另一端，所述辐射片包括四个两两互不接触的振子臂，且呈十字型，所述振子臂呈W型，两个不相邻的所述振子臂形成一个偶极子，四个所述振子臂形成两个正交的偶极子辐射，所述振子臂与所述第二电路电连接。

进一步，所述振子臂的中部镂空形成辐射槽，所述辐射槽将所述振子臂划分为外框和内框，所述外框分布在所述辐射槽的外侧，所述内框分布在所述辐射槽的内侧；

所述内框上设有多条并联短截线；和/或，

所述外框上设有多条并联短截线。

进一步，所述并联短截线的线长为高频中心频率的0.12～0.3波长；

所述外框上相邻的两条所述并联短截线之间的线长小于高频最高频率的二分之一波长；或，

所述内框上相邻的两条所述并联短截线之间的线长小于高频最高频率的二分之一波长。

进一步，所述振子片包括印刷介质板，所述第二电路包括地层和信号层，所述地层印刷在所述印刷介质板的第一表面上，所述信号层印刷在所述印刷介质板的第二表面上。

进一步，所述地层由平面平行双导线组成，所述地层的上端穿过所述辐射片的孔位与振子臂电连接，所述信号层通过跨越所述地层的平面平行双导线而形成回路，为所述振子臂馈电。

进一步，一块所述振子片的上端开槽，另一块所述振子片的下端开槽，两块所述振子片正交插接。

进一步，所述基座板由单面印刷电路板制成，所述单面印刷电路板远离所述振子片的一面上覆有铜箔，所述铜箔上覆盖一层绿油，以实现所述基座板与底板电耦合连接。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种天线，包括反射板、高频振子和低频振子，所述低频振子采用如上所述的一种去耦的双极化低频振子。

进一步，由4个所述高频振子和1个所述低频振子组成一个天线阵列单元；

在一个天线阵列单元中，4个所述高频振子分别安置在所述低频振子的四个角上，每个所述高频振子的位置与所述低频振子的一个振子臂对应。

进一步，由2x4阵列的所述高频振子构成高频***阵列单元，所述高频振子之间的距离相等，所述低频振子放置在所述高频***阵列单元的中间。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种设计方法，应用于如上所述的一种去耦的双极化低频振子，包括以下步骤：

将振子臂设置为十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡；

在所述振子臂上设有多条并联短截线，以使所述并联短截线与所述振子臂形成谐振电路，阻止高频电流在振子臂上流动。

本发明的有益效果是：本发明的振子臂采用十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡，能有效减少低频振对两边并排的高频振子单元的遮挡，实现高低频之间的相互干扰小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。

图1是本发明实施例中一种去耦的十字型双极化低频振子单元的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中一种去耦的十字型双极化低频振子单元的***结构示意图；

图3是本发明实施例中一种去耦的十字型双极化低频振子单元的整体结构透视示意图；

图4是本发明实施例中天线的结构示意图；

图5是本发明实施例中另一种天线的结构示意图；

图6是本发明实施例中有不同类型低频振子存在时的高频增益方向图；

图7是本发明实施例中有不同类型低频振子存在时的高频方向图。

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，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种去耦的十字型双极化低频振子单元，包括两正交插接的振子片22、以及分别与振子片22两端连接的基座板33和辐射片11。辐射片11包括四个彼此互不接触的W型振子臂12，且四个W型振子臂12两两呈正交对称分布，整体形成十字型结构。W型振子臂外侧的两个小辐射臂相互垂直，W型振子臂的中央镂空形成辐射槽13。辐射槽13关于W型振子臂12的对称轴成轴对称结构，辐射槽13把W型振子臂12划分成两部分，分别为辐射槽13两侧靠外的外框15和靠内的内框16。其中辐射槽13的设置有利于延长振子臂的路径。辐射槽13的内框16和外框15的内边沿上分布有两条及两条以上的并联短截线14，在本实施例中并联短截线为六条，并联短截线14和他们之间的内外框形成低通滤波器，阻止高频电流在W型振子臂12上流动，减少由于低频振子的存在对高频方向图的影响。并联短截线14的线长为高频中心频率的0.12～0.3中心波长，两并联短截线14之间的外框或者内框线长小于高频最高频率的二分之一波长，并联短截线14的线宽为0.3～3mm。W型振子臂的12底部与振子片22相连接，两个不相邻的振子臂形成一对，成为一个偶极子，四个振子臂形成两个正交的偶极子辐射。

振子片22由印刷电路板制成，包括地层23和信号层24，地层23和信号层24分布在印刷介质板的两个不同的面(即第一表面和第二表面)上，地层23是由平面平行双导线组成，其上端穿过辐射片11的孔位与W型振子臂12相连。信号层24通过跨越地层的平面双导线而形成回路，对其中一对振子臂12馈电；其中的一块振子片22上端开槽26，另一块振子片22下端开槽25，两块振子片22正交插接具体见图2。

基座板33由单面印刷电路板制成，印刷电路板的下层为地层34覆有铜箔，铜箔下层覆盖一层绿油，以实现基座板与反射板电耦合连接。绿油用来隔离反射板3和基座板33，避免其直接接触，以改善整个***的互调。振子片的地层23向下穿过基座板的孔位与基座板的地层34相连接。

实施例2

如图4所示，本实施例还提供了一种采用上述去耦的十字型双极化低频振子的天线，包括反射板3，以及均安装于反射板3上的低频振子1和高频振子2。其中低频振子1排在中间，高频振子2排在低频振子1的两侧，高频振子2排在低频振子1的四个角上，同侧的两个高频为一个***(即左、右各为一个***)，这样排布节省了空间，同时低频振子1和高频振子2在底板上的投影不重合，高低之间的相互干扰小。同时由于去耦的设计减少了低频振子1对高频振子2的影响，如图6和图7所示，给出了该种排列情况下，无低频振子，有本发明去耦的十字型双极化振子及有普通十字型双极化振子的高频方向图，由图可知加入普通十字型双极化振子后，高频增益会降低1dBi以上，同时交叉极化会恶化，水平半功率波宽会增宽；当换成加入本发明去耦的十字型双极化振子后，高频增益提升，同时交叉极化也变好，高频辐射方向图得到了明显改善。

综上所述，本实施例的一种去耦的十字型双极化低频振子相对于现有技术具有如下的有益效果：

振子臂采用十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡，高低频之间的相互干扰小。同时在振子臂中加入了并联的短截线，其与振子臂的内外框形成了谐振电路，阻止高频电流在振子臂上流动，从而进一步减少由于低频振子的存在对高频方向图的影响，有利于提高高低频之间的隔离度。该天线辐射单元结构较简单，可实现优良性能，同时使高、低频振子交织排列组阵实现多频化设计，使得整个天线产品更容易实现小型化及轻量化。

实施例3

如图5所示，本实施例还提供了一种采用上述去耦的十字型双极化低频振子的天线，包括反射板3，以及均安装于反射板3上的低频振子1和高频振子2。高频***由2x4阵列的高频振子等间距线性排列组成，形成两波束***阵列单元，低频振子放置在高频***的中间，因此高频振子2和低频振子1在底板上的投影不重合，再加上低频振子臂上的去耦设置，使得高低频之间的相互干扰小。

本实施例还提供了一种设计方法，包括以下步骤：

1、将振子臂设置为十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡；

2、在所述振子臂上设有多条并联短截线，以使所述并联短截线与所述振子臂形成谐振电路，阻止高频电流在振子臂上流动。

本实施例的设计方法与上述去耦的十字型双极化低频振子具有一一对应的关系，因此具备相应的有益效果。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，除了用本例中的印刷电路板可实现外，还可以用塑料电镀，压铸或钣金实现；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。

Claims (9)

1.一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，包括：

基座板，所述基座板上印刷有第一电路；

两正交插接的振子片，所述振子片印刷有第二电路，所述振子片的一端固定在所述基座板上，所述第二电路与所述第一电路电连接；

辐射片，所述辐射片固定在所述振子片的另一端，所述辐射片包括四个两两互不接触的振子臂，且呈十字型，所述振子臂呈W型，两个不相邻的所述振子臂形成一个偶极子，四个所述振子臂形成两个正交的偶极子辐射，所述振子臂与所述第二电路电连接；

所述振子臂的中部镂空形成辐射槽，所述辐射槽将所述振子臂划分为外框和内框，所述外框分布在所述辐射槽的外侧，所述内框分布在所述辐射槽的内侧；

所述内框上设有多条并联短截线；和/或，

所述外框上设有多条并联短截线。

2.根据权利要求1所述的一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，所述并联短截线的线长为高频中心频率的0.12～0.3波长；

所述外框上相邻的两条所述并联短截线之间的线长小于高频最高频率的二分之一波长；或，

所述内框上相邻的两条所述并联短截线之间的线长小于高频最高频率的二分之一波长。

3.根据权利要求1所述的一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，所述振子片包括印刷介质板，所述第二电路包括地层和信号层，所述地层印刷在所述印刷介质板的第一表面上，所述信号层印刷在所述印刷介质板的第二表面上。

4.根据权利要求3所述的一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，所述地层由平面平行双导线组成，所述地层的上端穿过所述辐射片的孔位与振子臂电连接，所述信号层通过跨越所述地层的平面平行双导线而形成回路，为所述振子臂馈电。

5.根据权利要求1所述的一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，一块所述振子片的上端开槽，另一块所述振子片的下端开槽，两块所述振子片正交插接。

6.一种天线，其特征在于，包括反射板、高频振子和低频振子，所述低频振子采用如权利要求1-5任一项所述的一种去耦的双极化低频振子。

7.根据权利要求6所述的一种天线，其特征在于，由4个所述高频振子和1个所述低频振子组成一个天线阵列单元；

在一个天线阵列单元中，4个所述高频振子分别安置在所述低频振子的四个角上，每个所述高频振子的位置与所述低频振子的一个振子臂对应。

8.根据权利要求6所述的一种天线，其特征在于，由2x4阵列的所述高频振子构成高频***阵列单元，所述高频振子之间的距离相等，所述低频振子放置在所述高频***阵列单元的中间。

9.一种设计方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的一种去耦的双极化低频振子，其特征在于，包括以下步骤：

将振子臂设置为十字型结构，使得低频振子对高频振子无遮挡；

在所述振子臂上设有多条并联短截线，以使所述并联短截线与所述振子臂形成谐振电路，阻止高频电流在振子臂上流动。