CN202749516U

CN202749516U - 一种天线

Info

Publication number: CN202749516U
Application number: CN 201220341839
Authority: CN
Inventors: 叶海欧; 吴中林; 石磊; 洪何知; 余夙琼; 余明江; 严波; 方铁勇
Original assignee: Tongyu Communication Inc
Current assignee: Tongyu Communication Inc
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-07-13

Abstract

本实用新型实施例公开了一种天线，包括反射板，以及设于反射板同侧的、分别由若干高频辐射单元及低频辐射单元组成的高频辐射单元阵列及低频辐射单元阵列，所述高频辐射单元上方设有与所述反射板平行的介电体，这样，介电体的设置可降低极化电流产生的二次辐射场所引起的不利影响，有效改善天线驻波、隔离以及交叉极化特性，并且波束收敛性好，大幅提高了天线电性能。

Description

一种天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信基站天线技术领域，尤其涉及一种天线。

背景技术

目前用于移动通信基站的移动通信天线，通常由若干个辐射单元通过一定的排列放置于反射板上，再置于天线罩内组成。由于天线罩和反射板等金属边界位于天线的近场区，导致天线辐射的电磁波在天线罩内激励起极化电流，而极化电流产生的二次辐射场则会影响天线的辐射方向图、S参数或带宽，另外极化电流产生的二次辐射场与天线的工作频率相关。

在全球移动通信***（GSM）、通用移动通信***（UMTS）、长期演进（LTE）等多种通信制式共存的无线***中，因大量使用超宽频天线，特别是超宽频多频双极化天线，其极化电流产生的二次辐射场已经严重影响天线的电性能。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种天线，以降低极化电流产生的二次辐射场所引起的不利影响，提高天线电性能。

本实用新型实施例进一步所要解决的技术问题在于提供一种天线，包括反射板，以及设于反射板同侧的、分别由若干高频辐射单元及低频辐射单元组成的高频辐射单元阵列及低频辐射单元阵列，所述高频辐射单元上方设有与所述反射板平行的介电体。

进一步的，所述高频辐射单元及低频辐射单元沿反射板轴向共轴设置，相邻的低频辐射单元之间设置有两个高频辐射单元，且每个低频辐射单元中嵌套有一个高频辐射单元，所述高频辐射单元所在平面低于所述低频辐射单元所在平面，所述介电体分别设置于所述高频辐射单元与低频辐射单元之间以及所述低频辐射单元上方。

进一步的，所述高频辐射单元之间等间距排列，相邻两高频辐射单元之间间距取值为其中心频率对应波长的0.65-0.9倍，相邻两低频辐射单元之间间距取值为其中心频率对应波长的0.75-0.95倍。

进一步的，所述高频辐射单元为工作频率在1710-2690MHz的高频辐射单元，低频辐射单元为工作频率在790-960MHz的低频辐射单元；相邻两高频辐射单元之间间距取值为88.7-122.8mm，相邻两低频辐射单元之间间距取值为257.2-325.8mm。

进一步的，所述高频辐射单元阵列与低频辐射单元阵列沿反射板轴向平行设置，且所述高频辐射单元阵列分设于所述低频辐射单元阵列两侧。

进一步的，所述介电体的面积等于或大于其下方所设高频辐射单元的正投影面积。

进一步的，所述高频辐射单元上方设有金属环。

进一步的，所述介电体通过支撑柱设置于所述高频辐射单元上方，所述金属环套设于所述支撑柱上并且位于所述介电体与高频辐射单元之间；或者，所述金属环设置于所述介电体上方。

进一步的，所述介电体为长条形结构且面积等于或大于其下方所设至少两个高频辐射单元的正投影面积，所述介电体上对应于相邻两高频辐射单元之间的间隙部位设有金属条。

进一步的，所述高频辐射单元与反射板之间绝缘设置。

本实用新型实施例的有益效果是：

通过提供一种天线，包括反射板，以及设于反射板同侧的、分别由若干高频辐射单元及低频辐射单元组成的高频辐射单元阵列及低频辐射单元阵列，所述高频辐射单元上方设有与所述反射板平行的介电体，这样，介电体的设置可降低极化电流产生的二次辐射场所引起的不利影响，有效改善天线驻波、隔离以及交叉极化特性，并且波束收敛性好，大幅提高了天线电性能。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的天线的立体图。

图2是本实用新型第一实施例的天线的俯视图。

图3是本实用新型第一实施例的天线的主视图。

图4是本实用新型实施例中介电体A1的立体图。

图5是本实用新型实施例中介电体A1的俯视图。

图6是本实用新型实施例中介电体A1的左视图。

图7是本实用新型实施例中介电体A1的主视图。

图8是本实用新型实施例中介电体A2的立体图。

图9是本实用新型实施例中介电体A2的俯视图。

图10是本实用新型实施例中介电体A2的主视图。

图11是本实用新型第五实施例的天线的立体图。

图12是本实用新型第五实施例的天线的俯视图。

图13是本实用新型第五实施例的天线的主视图。

图14是本实用新型第一实施例中天线未设置介电体A1及A2时两低频辐射单元103之间的高频辐射单元102的隔离度示意图。

图15是本实用新型第一实施例中天线未设置介电体A1及A2时低频辐射单元103中嵌套的高频辐射单元102的隔离度示意图。

图16是本实用新型第一实施例中天线设置介电体A1及A2时两低频辐射单元103之间的高频辐射单元102的隔离度示意图。

图17是本实用新型第一实施例中天线设置介电体A1及A2时低频辐射单元103中嵌套的高频辐射单元102的隔离度示意图。

图18是本实用新型第一实施例中天线未设置介电体A1及A2时两低频辐射单元103之间的高频辐射单元102的驻波示意图。

图19是本实用新型第一实施例中天线未设置介电体A1及A2时低频辐射单元103中嵌套的高频辐射单元102的驻波示意图。

图20是本实用新型第一实施例中天线设置介电体A1及A2时两低频辐射单元103之间的高频辐射单元102的驻波示意图。

图21是本实用新型第一实施例中天线设置介电体A1及A2时低频辐射单元103中嵌套的高频辐射单元102的驻波示意图。

图22是本实用新型第一实施例中天线未设置介电体A1及A2时交叉极化示意图。

图23是本实用新型第一实施例中天线设置介电体A1及A2时交叉极化示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-图3所示，本实用新型第一实施例的超宽频多频天线包括反射板101，以及设于反射板101同侧的、分别由若干高频辐射单元102及低频辐射单元103组成的高频辐射单元阵列及低频辐射单元阵列，高频辐射单元102上方设有与反射板101平行的介电体104。上述超宽频多频天线可为超宽频双频及以上的多频天线。

图1-图3中，天线包括两个低频辐射单元103和八个高频辐射单元102，高频辐射单元102及低频辐射单元103沿反射板101轴向共轴设置，相邻的低频辐射单元103之间设置有两个高频辐射单元102，且每个低频辐射单元103中嵌套有一个高频辐射单元102，高频辐射单元102所在平面低于低频辐射单元103所在平面。高频辐射单元102之间等间距排列，相邻两高频辐射单元102之间间距取值为其中心频率对应波长的0.65-0.9倍，相邻两低频辐射单元103之间间距取值为其中心频率对应波长的0.75-0.95倍。在具体实现时，高频辐射单元102可为工作频率在1710-2690MHz的高频辐射单元，低频辐射单元103为工作频率在790-960MHz的低频辐射单元；相邻两高频辐射单元103之间间距取值为88.7-122.8mm中任一数值，相邻两低频辐射单元102之间间距取值为257.2-325.8mm中任一数值。优选的，相邻两高频辐射单元102之间间距取值为100mm，相邻两低频辐射单元103之间间距取值为300mm，通过这种设置，可避免产生较大的天线栅瓣，显著改善天线电性能。当天线在下倾10°时，根据图1所示的阵列组合，本实用新型实施例的一种情形：相邻两低频辐射单元103之间间距取值为300mm、高频辐射单元102工作频率为2690MHz时（即相邻两低频辐射单元103之间间距约为相邻两高频辐射单元102之间间距的3倍），与作为对比的另一种情形：相邻两低频辐射单元103之间间距取值为257.2mm、高频辐射单元102工作频率为2690MHz时（即相邻两低频辐射单元103之间间距约为相邻两高频辐射单元102之间间距的2倍），通过实验对比可知，本实用新型实施例的情形的天线栅瓣要比作为对比的另一种情形的天线栅瓣低6.4dB左右。可以理解的是，天线包括其他数量的低频辐射单元103和高频辐射单元102，只要采用上述类似结构，也同样在本实用新型保护范围之内。

介电体104分别设置于高频辐射单元102与低频辐射单元103之间以及低频辐射单元103上方。介电体104可呈矩形、方形、圆形、椭圆形或其他任意多边形等。在本实施例中，介电体104根据形状和所处位置分为A1和A2两种。

如图4-图7所示，介电体A1位于低频辐射单元103上方，其具体结构为：整体形状呈矩形，且在其几何中心处开设有两个螺丝孔601，结合图1，通过这两个螺丝孔601可使用螺丝固定两根支撑柱105，介电体A1通过支撑柱105设置于高频辐射单元102上方。支撑柱105可以通过简单的注塑工艺与介电体A1连成一体，螺丝可以采用塑料或金属材料制成。介电体A1沿反射板101轴向两端部设有凹槽602，凹槽602底部延伸出钩状体603以扣紧低频辐射单元103的振子臂。当然，介电体A1还可以采用其他的固定方式，例如，介电体A1沿反射板101轴向两端部边沿以一定角度向内形成镂空几何状的卡扣槽，在该卡扣槽的正下方延伸出三条可以紧扣低频辐射单元103的振子臂的卡位柱。这样，采用上述两种固定方式均可简化介电体A1的安装工序。支撑柱105底部可用螺丝固定一个金属环106，金属环106套设于支撑柱105上并且位于介电体A1正下方、高频辐射单元102正上方，金属环106用于调节天线高频段的驻波、隔离以及交叉极化特性，使得天线电性能得到很好的改善；当然，为同样达到类似效果，金属环106还可以通过支撑柱等固定手段设置于介电体A1上方，金属环106可呈矩形、方形、圆形、椭圆形或其他任意多边形等。

如图8-图10所示，介电体A2位于非嵌套于低频辐射单元103的高频辐射单元102上方且低于介电体A1所在平面，其具体结构为：整体形状呈方形，且在其平面靠近侧边位置设有两个螺丝孔1001，结合图1，通过这两个螺丝孔1001可用螺丝固定两根支撑柱105，支撑柱105底部可用螺丝将介电体A2紧固在反射板101上，而螺丝可采用塑料或金属材料制成。在图8-图10中，对介电体A2的顶角1002进行倒角，可将介电体A2对称式连接在一起，整体呈长条形结构，而连接在一起的两个介电体A2面积等于或大于其下方所设两个高频辐射单元102的正投影面积，介电体A2上对应于相邻两高频辐射单元102之间的间隙部位1003设有金属条，该金属条用于调节隔离度，其长度可根据实际情况确定。介电体A2在其几何中心处有一个方形凹部1004，在靠近方形凹部1004四个角位置设有四个铆钉孔1005，结合图1，通过这四个铆钉孔1005可用铆钉在方形凹部1004平面内固定一个金属环106以调节天线高频段的驻波、隔离以及交叉极化特性，获得优越的天线电性能，同样，该金属环106也可呈矩形、方形、圆形、椭圆形或其他任意多边形等。

上述介电体A1、A2均采用蜂窝板，即在板件上表面制成蜂窝状，以利于减轻天线产品的重量、节约材料以节省成本并增强机械强度；当然，介电体A1、A2还可以采用表面光滑的平板。

上述介电体A1、A2均采用合适的塑料材料制成，如PVC、玻璃钢、聚苯乙烯、ABS或GfK塑料等，优选介电性损耗系数低的材料，优选在10^-3数量级或更低的范围，如小于10^-4，小于10^-5。

可以理解的是，作为其他实施方式，可以仅设置介电体A1或仅设置介电体A2。

本实用新型第二实施例的天线，其与第一实施例的区别在于：

仅在低频辐射单元103上方设置一整块与反射板101平行的介电体，该介电体高度与图1所示介电体A1设置高度相同，该介电体面积等于或大于下方所有高频辐射单元102正投影面积的总和，以完全覆盖所有高频辐射单元102。

本实用新型第三实施例的天线，其与第一实施例的区别在于：

仅在低频辐射单元上方设置如图1所示的介电体A1。

本实用新型第四实施例的天线，其与第一实施例的区别在于：

仅在非嵌套于低频辐射单元103的高频辐射单元102上方设置如图1所示的介电体A2。

如图11-图13所示，本实用新型第五实施例的天线与第一实施例的区别在于：高频辐射单元阵列与低频辐射单元阵列沿反射板轴向平行设置，且高频辐射单元阵列分设于低频辐射单元阵列两侧，从而形成三频天线。具体的，两列由高频辐射单元102组成的高频辐射单元阵列与一列由低频辐射单元103组成的低频辐射单元阵列非共轴且肩并肩设置，高频辐射单元阵列上方设置一列介电体A2（结构如上述），低频辐射单元阵列上方不设置任何介电体。

本实用新型第六实施例的天线，其与第一实施例的区别在于：

在第一实施例的天线两侧平行设置有两列由高频辐射单元102等间距组成的高频辐射阵列，该高频辐射阵列上方至少放置一个介电体A2（结构如上述）。在该实施例中，所放置的介电体A2可在同一高度或不在同一高度。

图14至图23列出了本实用新型第一实施例中天线在未设置及设置介电体A1及A2时的两种天线特性，具体表现于设置介电体较未设置介电体在隔离度、驻波、交叉极化等方面更加优越。其中图22及图23示出了相角在90°下的5种频率1.7 GHz 、1.95GHz、2.2 GHz、2.45 GHz及2.7 GHz的交叉极化特性参数。

在具体实施时，高频辐射单元102与反射板101之间可绝缘设置，高频辐射单元102的绝缘设置可提高低频电性能，从而提升天线整体电性能，通过仿真数据可以看得出，低频辐射单元103在高频辐射单元102绝缘设置比未绝缘设置时的性能要优越很多。例如：高频绝缘情况下：Cross-polar ratio(00) >26dB，ISO>26dB；而高频没绝缘情况下：Cross-polar ratio(00) >7dB，ISO>12dB。

需要说明的是，通过调整介电体A1、A2的高度以及厚度，可进一步适应于不同边界条件下的高频辐射单元102。

本发明所述的介电体对低频辐射单元103的性能影响很小或几乎可以忽略，且其可以采用简单的注塑工艺实现，直接安装在高频辐射单元102的上方，大大降低了极化电流产生的二次辐射场所引起的显著有害影响，同时所述的介电体可呈对称结构，实用性强，使得安装工序简单而方便。另外，所述的介电体凭借其结构优势能附带金属环，通过该金属环可以有效改善天线的驻波、隔离以及交叉极化特性。

采用本发明可以实现多种频段的超宽频多频天线，可以很好地降低异频辐射单元间的信号耦合，同时半功率角随频率波动小且波束收敛性好，可以获得优越的天线电性能，应用前景非常乐观。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims

1. 一种天线，包括反射板，以及设于反射板同侧的、分别由若干高频辐射单元及低频辐射单元组成的高频辐射单元阵列及低频辐射单元阵列，其特征在于，所述高频辐射单元上方设有与所述反射板平行的介电体。

2. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频辐射单元及低频辐射单元沿反射板轴向共轴设置，相邻的低频辐射单元之间设置有两个高频辐射单元，且每个低频辐射单元中嵌套有一个高频辐射单元，所述高频辐射单元所在平面低于所述低频辐射单元所在平面，所述介电体分别设置于所述高频辐射单元与低频辐射单元之间以及所述低频辐射单元上方。

3. 如权利要求2所述的双频双极化天线，其特征在于，所述高频辐射单元之间等间距排列，相邻两高频辐射单元之间间距取值为其中心频率对应波长的0.65-0.9倍，相邻两低频辐射单元之间间距取值为其中心频率对应波长的0.75-0.95倍。

4. 如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述高频辐射单元为工作频率在1710-2690MHz的高频辐射单元，低频辐射单元为工作频率在790-960MHz的低频辐射单元；相邻两高频辐射单元之间间距取值为88.7-122.8mm，相邻两低频辐射单元之间间距取值为257.2-325.8mm。

5. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频辐射单元阵列与低频辐射单元阵列沿反射板轴向平行设置，且所述高频辐射单元阵列分设于所述低频辐射单元阵列两侧。

6. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介电体的面积等于或大于其下方所设高频辐射单元的正投影面积。

7. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述高频辐射单元上方设有金属环。

8. 如权利要求8所述的天线，其特征在于，所述介电体通过支撑柱设置于所述高频辐射单元上方，所述金属环套设于所述支撑柱上并且位于所述介电体与高频辐射单元之间；或者，所述金属环设置于所述介电体上方。

9. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介电体为长条形结构且面积等于或大于其下方所设至少两个高频辐射单元的正投影面积，所述介电体上对应于相邻两高频辐射单元之间的间隙部位设有金属条。

10. 如权利要求1至9中任一项所述的天线，其特征在于，所述高频辐射单元与反射板之间绝缘设置。