CN116979245A - 辐射单元、天线及基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辐射单元、天线及基站，所述辐射单元包括极化正交设置的两对辐射臂，所述辐射臂自极化中心沿极化方向依次设有内弦线与外弦线，内弦线与外弦线相连接形成封闭结构，所述外弦线的中部设有箭端线，所述箭端线自所述外弦线的中部向远离所述极化中心的方向延伸设置。本发明的辐射单元通过控制辐射臂上的箭端线的长度以拓展辐射单元的带宽，扩大辐射单元的应用场景，且通过在辐射臂上设置相连接的内弦线与外弦线可有效的改善辐射单元的交叉极化，提升辐射单元的性能。

Description

辐射单元、天线及基站

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种辐射单元、配置了所述辐射单元的天线及配置了所述天线的基站。

背景技术

基站天线是移动通信***的重要组成部分，基站天线的性能对移动通信***具有决定性作用。随着移动通信技术的快速普及，近些年移动通信用户迅速增长，现有基站天线的工作带宽的宽度已逐渐不能满足要求。

辐射单元作为基站天线的重要组成部分，辐射单元的工作带宽与基站天线的工作带宽息息相关。现有的辐射单元为拓展带宽，往往为辐射单元添加各种辅助结构，使得辐射单元的结构复杂化，且极大地提高了辐射单元的生产成本，不利于大规模的推广。另外，现有的辐射单元一般为双极化辐射单元，双极化辐射单元的两个极化间存在较强的正交极化耦合，容易导致其中一个极化的辐射臂在工作时，交叉极化性能差，影响辐射单元的辐射性能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题至少之一而提供一种辐射单元、天线及基站。

适应本发明的各个目的，本发明采用如下技术方案：

适应本发明的目的之一而提供一种辐射单元，包括极化正交设置的两对辐射臂，所述辐射臂自极化中心沿极化方向依次设有内弦线与外弦线，内弦线与外弦线相连接形成封闭结构，所述外弦线的中部设有箭端线，所述箭端线自所述外弦线的中部向远离所述极化中心的方向延伸设置。

进一步的，所述内弦线与所述外弦线朝所述极化中心的方向拱出，以形成半月形结构。

进一步的，所述封闭结构为封闭槽，所述封闭槽呈半月形。

具体的，所述箭端线沿所在极化的极化轴线延伸设置。

进一步的，所述箭端线的长度与所述辐射单元的带宽相关联。

进一步的，所述内弦线的两端分别与所述外弦线的两端相交设置，内弦线与外弦线相交处竖直设有悬臂。

具体的，所述内弦线的中部设有辅助线，所述辅助线自所述内弦线的中部向远离所述极化中心的方向延伸设置。

进一步的，同一辐射臂中的箭端线与辅助线同轴设置。

适应本发明的目的之一而提供一种天线，所述天线包括如前一目的任意一项所述的辐射单元。

适应本发明的目的之一而提供一种基站，所述基站包括如前一目的所述的天线。

相对于现有技术，本发明具有多方面的优势，包括但不限于：

一方面，本发明的辐射单元通过控制辐射臂上的箭端线的长度以拓展辐射单元的带宽，扩大辐射单元的应用场景，且通过在辐射臂上设置相连接的内弦线与外弦线可有效的改善辐射单元的交叉极化，提升辐射单元的性能。

另一方面，本发明的辐射单元的结构简单，相较于传统的辐射单元，无需增加复杂结构便可有效改善辐射单元的性能，本发明的辐射单元便于生产制造，以降低生产成本，且相同成本下，本发明的辐射单元相较于传统的辐射单元，本发明的辐射单元性能显著提升，便于大规模推广使用。

本附加的方面和优点将在下面的描述中部分该处，这些将从下面的描述中变得明显，或者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为本发明典型实施例的辐射单元的结构示意图。

图2为本发明典型实施例的辐射单元的俯视示意图。

图3为本发明的辐射单元的第二对辐射臂被激励时，辐射单元的矢量电流示意图。

图4为当测试天线使用本发明的辐射单元时的隔离度实测图。

图5为当测试天线使用本发明的辐射单元时的水平方向图实测图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，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实例性的，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，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，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、元件和/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、元件和/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、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。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。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供了一种辐射单元，该辐射单元的辐射臂的内弦线与外弦线相连接形成封闭结构，使得辐射臂抵消从另一极化的两个辐射臂耦合的能量，提升辐射性能；且通过设置箭端线拓展辐射单元的带宽，箭端线结构简单，便于生产制造。

在本发明的典型实施例中，结合图1与图2，所述辐射单元100包括两对辐射臂110，该两对辐射臂110以极化正交的方式设置。

所述辐射臂110包括内弦线111、外弦线112、箭端线113及悬臂115，所述内弦线111与所述外弦线112自辐射单元100的极化中心沿该辐射臂110的极化方向依次设置，所述内弦线111较所述外弦线112靠近所述极化中心。优选，所述内弦线111与所述外弦线112沿所在辐射臂110的极化轴线依次设置。

所述内弦线111的两端与所述外弦线112的两端分别相交，使得内弦线111与外弦线112相连接形成封闭结构，在本实施例中，所述封闭结构为封闭槽151。

所述箭端线113设置于所述外弦线112的中部，所述箭端线113朝远离所述极化中心的方向延伸设置，所述箭端线113的长度与所述辐射单元100的带宽相关联，通过调节所述箭端线113的长度以调整所述辐射单元100的带宽。所述箭端线113的结构简单，且制造简单，不会增加辐射臂110的制造难度，在相同成本下相较于传统的辐射单元，可有效提升辐射单元100的带宽，便于大规模的推广使用。

在本实施例中，所述箭端线113的延伸轴线与该箭端线113所在的辐射臂110的极化轴线相重合。所述箭端线113与所在的辐射臂110一体钣金成型。优选的，所述箭端线113呈矩形状或箭头状。

在一个实施例中，所述辐射臂110上还设有辅助线116，所述辅助线116设置于所述内弦线111的中部，所述辅助线116沿远离所述极化中心的方向延伸设置，所述辅助线116用于进一步扩展所述辐射单元100的带宽。优选的，所述辅助线116的延伸轴线与所述箭端线113的延伸轴线相重合。

所述内弦线111包括第一端与第二端，所述外弦线112包括第一端与第二端，内弦线111的第一端与外弦线112的第一端相交于第一交点区117，内弦线111的第二端与外弦线112的第二端相交于第二交点区118。

所述第一交点区117与所述第二交点区118上分别竖直设有所述的悬臂115，所述悬臂115用于进一步的拓展所述辐射单元100的带宽，使得辐射单元100具有较宽的带宽，提升辐射单元100的应用范围。优选的，所述悬臂115呈柱状，悬臂115与所述辐射臂110的辐射面相垂直，且悬臂115朝远离所述辐射臂110的巴伦的方向延伸设置。在另一个实施例中，所述悬臂115竖直设置于所述外弦线112的两端。

在本发明的典型实施例中，所述内弦线111呈半月形结构，所述外弦线112也呈半月形结构，均呈半月形结构的内弦线111与外弦线112的两端相交设置，形成半月形结构的封闭槽151。所述外弦线112与所述内弦线111分别呈半月形结构，可减少交叉极化信号。优选的，所述内弦线111朝所述极化中心拱出，所述外弦线112也朝所述极化中心拱出，对应形成的封闭槽151也朝所述极化中心拱出。

设所述辐射单元100的两对辐射臂110分别沿第一极化与第二极化设置，其中，第一对辐射臂110设置于第一极化，第二对辐射臂110设置于第二极化。所述第一对辐射臂110包括第一辐射臂121与第二辐射臂122，所述第二对辐射臂110包括第三辐射臂123与第四辐射臂124。

以下以第一辐射臂121为例说明所述辐射单元100改善交叉极化的原理，设第一对辐射臂110工作于-45°，第二对辐射臂110工作于+45°。当第二对辐射臂110被激励时，第二对辐射臂110对辐射的辐射信号为+45°，第一对辐射臂110的两个辐射臂110分别从第二对辐射臂110耦合电流，例如，第一辐射臂121从第二对辐射臂110耦合的电流在该第一辐射臂121上形成回路，如图3，图3为辐射单元100的第二对辐射臂110被激励时，辐射单元的矢量电流示意图，第一辐射臂121上耦合形成电流I1、电流I2、电流I3及电流I4。

因所述第一辐射臂121具有相互连接的内弦线111和外弦线112，且内弦线111与外弦线112均呈半月形，使得第一辐射臂121上的电流I1和电流I2的方向相反，从而使得电流I1和电流I2相互抵消；且使得电流I 3和电流I4电流的方向也相反，从而使得电流I 3和电流I4电流也相互抵消，以降低第二对辐射臂110被激励时第一辐射臂121上的辐射信号的大小，也即是说在第二对辐射臂110被激励对外辐射信号时，减小第一对辐射臂110因耦合第二对辐射臂110的电流而对外辐射的-45°极化的信号，从而降低辐射单元100的交叉极化，改善第二对辐射臂110的辐射波束收敛性，且提高第一对辐射臂110与第二对辐射臂110之间的隔离度，提升所述辐射臂110的辐射性能。第二辐射臂122上的多股电流流向与所述第一辐射臂121上的多股电流流向相同，在此为节省篇幅，不再赘述。

当第一对辐射臂110被激励时，第二对辐射臂110的第三辐射臂123与第四辐射臂124上的多股电流流向与上文所述第一辐射臂121上的多股电流的流向相同，在此为节省篇幅，不再赘述。

在本发明的典型实施例中，所述辐射单元100还包括巴伦底座131，所述巴伦底座131用于支撑所述两对辐射臂110。所述巴伦底座131的上端与所述两对辐射臂110的反面相连接，以使巴伦底座131支撑所述两对辐射臂110。所述巴伦底座131的下端设置于底板133上。优选的，所述巴伦底座131由绝缘材料制成。所述辐射单元100为钣金或者压铸振子。

所述辐射单元100还包括一对馈芯134和一对同轴电缆(未示出)。所述一对馈芯134分别为第一对辐射臂110和第二对辐射臂110馈电，所述馈芯134分别为同一极化的两个辐射臂110耦合馈电。所述馈芯134对应所述辐射臂110设有第一耦合部1341，所述辐射臂110对应所述第一耦合部1341设有第二耦合部119，所述第一耦合部1341与所述第二耦合部119相互耦合，以便于馈芯134为辐射臂110馈电。优选的，所述第一耦合部1341为片状结构，所述第二耦合部119为槽状结构。

所述一对同轴电缆分别为所述一对馈芯134馈电。具体言之，所述同轴电缆的内导体与所述对应的馈芯134电连接，所述同轴电缆的外导体与所述巴伦底座131相连接，例如，同轴电缆的内导体与对应的馈芯134相焊接，同轴电缆的外导体与巴伦底座131的外导体相焊接。所述巴伦底座131对应所述同轴电缆设有巴伦孔，以便于同轴电缆经所述巴伦孔与对应的馈芯134相连接。

在一个实施例中，所述第一对辐射臂110构成第一偶极子，所述第二对辐射臂110构成第二偶极子，所述辐射单元100构成偶极子辐射单元100。

当测试天线使用了本发明的典型实施例中的辐射单元时的经仿真测试获取了以下数据：

图4为当测试天线使用本发明的辐射单元时的隔离度实测图。由图4可知，所述辐射单元具有较佳的隔离度，隔离度在-30dB以下，电路性能良好。

图5为当测试天线使用本发明的辐射单元的水平方向图实测图。由图5可知，所述辐射单元波束收敛，60°交叉极化指标较佳，辐射性能良好。

由此，通过以上仿真测试获取的数据，可知本发明的辐射单元可有效地改善辐射单元的隔离度，改善交叉极化，以及其它辐射性能。

本发明还提供了一种天线，所述天线包括上文所述的辐射单元100。

本发明还提供了一种基站，所述基站包括上所述的天线。

综上所述，本发明的辐射单元通过在辐射臂上设置箭端线，通过箭端线拓展辐射单元的带宽，也通过在辐射臂设置悬臂进一步拓展辐射单元的带宽，以使得辐射单元具有较佳的带宽，以扩大辐射单元应用场景，且通过在辐射臂设置内弦线与外弦线，以优化辐射臂的交叉极化，提升辐射单元的辐射性能。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种辐射单元，包括极化正交设置的两对辐射臂，其特征在于，所述辐射臂自极化中心沿极化方向依次设有内弦线与外弦线，内弦线与外弦线相连接形成封闭结构，所述外弦线的中部设有箭端线，所述箭端线自所述外弦线的中部向远离所述极化中心的方向延伸设置。

2.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述内弦线与所述外弦线朝所述极化中心的方向拱出，以形成半月形结构。

3.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述封闭结构为封闭槽，所述封闭槽呈半月形。

4.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述箭端线沿所在极化的极化轴线延伸设置。

5.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述箭端线的长度与所述辐射单元的带宽相关联。

6.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述内弦线的两端分别与所述外弦线的两端相交设置，内弦线与外弦线相交处竖直设有悬臂。

7.如权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述内弦线的中部设有辅助线，所述辅助线自所述内弦线的中部向远离所述极化中心的方向延伸设置。

8.如权利要求7所述的辐射单元，其特征在于，同一辐射臂中的箭端线与辅助线同轴设置。

9.一种天线，其特征在于，所述天线包括如权利要求1至8任意一项所述的辐射单元。

10.一种基站，其特征在于，所述基站包括如权利要求9所述的天线。