CN206947522U - 双极化天线及其辐射单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双极化辐射单元，包括具有正、反面的介质基板，设于所述介质基板正面的一对正交的半波振子，从所述介质基板反面支撑介质基板的支撑座，以及为所述半波振子馈电的馈电网络，还包括设于所述介质基板上并与两个半波振子的两相邻振子臂耦合连接以用于调节两相邻振子臂的耦合的调节件。本实用新型的双极化辐射单元能够实现较好的驻波和隔离度指标，并可根据边界条件变化而进行适应性调整。相应地，本实用新型还提供了一种运用了所述双极化辐射单元的天线。

Description

双极化天线及其辐射单元

技术领域

本实用新型涉及移动通信技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种双极化辐射单元及运用了该双极化辐射单元的天线。

背景技术

目前多频化和小型化成为移动通信天线的重要发展趋势，但随着天线的多频化和小型化发展，天线电磁环境越来越复杂，辐射单元受边界条件影响越来越严重。

传统的半波压铸辐射单元巴伦馈电结构受复杂电磁环境干扰后，很难实现较好的驻波和隔离度指标。即使辐射单元在特定的边界条件下实现了较好的驻波和隔离度指标，当边界条件发生较大变化后，辐射单元驻波和隔离度指标恶化严重，需要重新开发辐射单元。并且，压铸辐射单元加工、调试、开模周期长，开发成本共高，既延长了天线产品的开发周期也增加了天线产品成本。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种双极化辐射单元，其特点是能在复杂电磁环境系下实现较好的驻波和隔离度指标，并且，当边界条件变化后，经过简单调试则可快速实现较好的驻波和隔离度指标。

本实用新型的另一目的是提供一种天线，该天线运用了上述双极化辐射单元。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种双极化辐射单元，包括具有正、反面的介质基板，设于所述介质基板正面的一对正交的半波振子，从所述介质基板反面支撑介质基板的支撑座，以及为所述半波振子馈电的馈电网络，还包括设于所述介质基板上并与两个半波振子的两相邻振子臂耦合连接以用于调节两相邻振子臂的耦合的调节件。

可选地，所述调节件包括与所述振子臂耦合连接的第一调节件，所述第一调节件设于所述介质基板正面两相邻振子臂之间，或者，所述第一调节件设于所述介质基板反面，并且所述第一调节件在所述介质基板正面上的投影位于两相邻振子臂之间。

进一步地，所述调节件还包括与相应两相邻振子臂耦合连接的第二调节件，所述第二调节件设于所述介质基板的反面中部，并且与所述馈电网络之间形成绝缘间隙。

更进一步地，所述双极化辐射单元还包括设于所述介质基板反面并与相应两相邻振子臂耦合连接的耦合片。

可选地，所述调节件包括与相应两相邻振子臂耦合连接的第二调节件，所述第二调节件设于所述介质基板的反面中部，并且所述第二调节件与所述馈电网络之间形成绝缘间隙。

进一步地，所述双极化辐射单元还包括设于所述介质基板反面并与相应两相邻振子臂耦合连接的耦合片。

可选地，所述第一调节件的数量为1至4个。

具体地，所述介质基板上关于所述介质基板一对角线对称地设有两个所述第二调节件，各第二调节件包括相互垂直且通过连接臂连接的两调节片。

优选地，所述介质基板正面上相互正交的两半波振子通过印刷的方式固定于所述介质基板正面，并且两半波振子共同呈梅花状。

相应地，本实用新型还提供一种双极化天线，包括反射板，该反射板上设有上述任意一项技术方案所述的双极化辐射单元。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

本实用新型的双极化辐射单元中，通过在介质基板上设置与相邻两振子臂耦合连接的调节件，可以调节相邻两振子臂之间的耦合方式，改善相邻两振子臂之间的能量耦合和S参数，从而实现较好的驻波和隔离度指标。

本实用新型的双极化辐射单元，通过设置多个调节件，使得任意两个相邻振子臂都能够与其中一个或两个调节件耦合连接，从而可增强对任意两相邻振子臂的耦合效果。

本实用新型的双极化辐射单元中，当边界条件变化后，通过增加或减少所述调节件，即可实现较好的驻波和隔离度指标，因此可适应不同的边界条件。

本实用新型的双极化辐射单元，通过在介质基板反面设置耦合片，与设置在所述介质基板正面的调节件和/或设置在所述介质基板反面的调节件配合，可增强对相应振子臂的耦合调节作用，从而实现更好的驻波和隔离度指标。

本实用新型的双极化辐射单元结构简单，因此当所述调节件出现故障时，可快速更换新的调节件，调试加工周期较短，且成本较低。

本实用新型的双极化天线运用了上述双极化辐射单元，由于所述双极化辐射单元调试加工周期短，成本低，因此既显著地缩短了所述天线的开发周期，也降低了所述天线的生产成本。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/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为本实用新型的双极化辐射单元的一种典型实施例的立体结构示意图；

图2为图1中的双极化辐射单元的介质基板反面结构示意图；

图3为本实用新型的双极化辐射单元的另一种实施例的立体结构示意图；

图4为本实用新型的双极化辐射单元中的又一种实施例立体结构示意图；

图5为本实用新型的双极化辐射单元中设有耦合片的一种实施例的立体结构示意图；

图6为本实用新型的双极化天线的立体图，示出了该双极化天线应用了两种实施方式的双极化辐射单元。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。

请结合图1和图2，本实用新型的双极化辐射单元100，包括介质基板10，设于介质基板10上的两个对称半波振子，支撑所述介质基板10的支撑座70，为所述两个对称半波振子馈电的馈电网络(未标号，下同)，以及用于调节两个半波振子相邻两个振子臂之间的耦合的调节件。

优选地，所述介质基板10呈矩形，具有相对的正面101和反面102。

所述两个对称半波振子包括相互正交的第一半波振子20和第二半波振子30，其设于所述介质基板10的正面。所述第一半波振子20包括沿所述介质基板10一对角线设置的第一振子臂201和第二振子臂202。类似地，所述第二半波振子30包括沿所述介质基板另一对角线设置的第三振子臂301和第四振子臂302。

所述馈电网络包括同轴电缆80以及设于所述介质基板10上的第一微带线601、第二微带线602。所述第一振子臂201和第二振子臂202通过设于所述介质基板正面101上的第一微带线601实现电连接。所述第二微带线602通过贯穿所述介质基板10上的通孔(未图示，下同)而将所述第三振子臂301和第四振子臂302进行电连接。所述介质基板10上对应所述第一、第二、第三、第四振子臂设有相应的四个过孔103，使得各同轴电缆80通过各过孔103而与相应的振子臂实现电连接，其中，所述第一微带线601和与其两端连接的两同轴电缆80共同为所述第一振子臂201、第二振子臂202馈电，所述第二微带线602和与其两端连接的两同轴电缆80共同为所述第三振子臂301、第四振子臂302馈电。

所述调节件包括靠近介质基板10边缘设置的第一调节件401和/或靠近介质基板10中心设置的第二调节件402，所述第一调节件401和第二调节件402均与所述半波振子耦合连接以调节相邻两个振子臂之间的耦合度。

一方面，根据上述设计，通过在所述介质基板10上设置调节件，使得调节件与对应的两相邻振子臂耦合连接，可调节对应的两个相邻振子臂之间的耦合方式，改善二者之间的能量耦合和S参数，从而使所述双极化辐射单元100实现较好的驻波和隔离度指标。

另一方面，在上述设计中，并未引入复杂的结构，相对于现有技术中的双极化辐射单元仅引入了调节件，使得本实用新型的双极化辐射单元100的结构较为简单，且调试和加工周期较短。

优选地，所述第一半波振子20和第二半波振子30通过印刷的方式固定于所述介质基板正面101上，各振子臂的形状类似于椭圆，且两端呈针尖状，使得所述第一振子臂201、第二振子臂202、第三振子臂301和第四振子臂302共同呈现为梅花状。

优选地，一种实施例中，所述第一调节件401设于所述介质基板正面101上相邻两个振子臂之间。具体为，所述第一振子臂201和第三振子臂301之间、第三振子臂301与第二振子臂202之间、第二振子臂202和第四振子臂302之间、第四振子臂302和第一振子臂201之间皆设有所述第一调节件401，各第一调节件401与对应的两相邻振子臂之间实现耦合连接，从而有效降低两个相邻振子臂之间(第一振子臂201与第三振子臂301之间、第三振子臂301与第二振子臂202之间、第二振子臂202和第四振子臂302之间、第四振子臂302和第一振子臂201之间)的能量耦合，进而减少所述第一半波振子20和第二半波振子30之间的能量耦合，有效提升所述双极化辐射单元100的两个极化之间的隔离度。更优选地，任意两相邻振子臂之间的第一调节件401皆设于对应两相邻振子臂之间空隙的正中央。

请参阅图3，在本实用新型的双极化辐射单元100的一种实施例中，所述介质基板正面101上设有两个第一调节件401，且两第一调节件401关于所述介质基板正面101的中心对称，可选地，其中一个第一调节件401设于所述第一振子臂201和所述第三振子臂301之间，另一个第一调节件401设于所述第二振子臂202和第四振子臂302之间。当然，也可以将其中一个第一调节件401设于所述第一振子臂201和第四振子臂302之间，而将另一个第一调节件401设于所述第二振子臂202和第三振子臂301之间。

请参阅图4，另一种实施例中，所述第一调节件401设于所述介质基板反面102，而所述介质基板正面101上未设有所述第一调节件401。所述第一调节件401数目可以为1个、2个、3个或4个。优选地，各第一调节件401在所述介质基板正面101上的投影分别位于第一振子臂201和第三振子臂301之间、第三振子臂301与第二振子臂202之间、第二振子臂202和第四振子臂302之间、第四振子臂302和第一振子臂201之间的空隙内，各第一调节件401与对应的两相邻振子臂之间实现耦合连接。同理，该设计的作用与上述实施例中将所述第一调节件401设于所述介质基板正面101上时的作用相同，故不赘述。进一步优选的，各第一调节件401在所述介质基板正面101上的投影位于对应的两相邻振子臂之间的空隙的正中央。

请继续参阅图2，进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述调节件还包括设于所述介质基板反面102上的第二调节件402，优选地，所述第二调节件402设于所述介质基板反面102中部，同时，所述第二调节件402与所述馈电网络中的第二微带线602之间形成绝缘间隙，以防止所述第二调节件402与所述第三振子臂301、第四振子臂302发生电性连接而影响所述第二调节件402与振子臂的耦合连接。

具体地，所述第二调节件402包括第一调节片4021、第二调节片4022以及用于连接所述第一调节片4021、第二调节片4022的连接臂4023。优选地，所述第一调节片4021和第二调节片4022相互垂直。其中，所述第一调节片4021与两相邻的第三振子臂301、第二振子臂202耦合连接，所述第二调节片4022与两相邻的第二振子臂202、第四振子臂302耦合连接，从而使得各自对应的两相邻的振子臂件的耦合方式得到调节和优化。优选地，所述介质基板反面102上关于其中一条对角线对称设有两个所述第二调节件402，从而使得任意两相邻振子臂之间的耦合都得到调节和优化。

具体地，通过调整所述第二调节件402的大小及形状，可改变所述第二调节件402与所述第一半波振子20、第二半波振子30之间的能量耦合，从而改变所述第一半波振子20以及第二半波振子30的S参数收敛性，提高二者的驻波指标。同时，通过调节所述第二调节件402能够降低所述第一半波振子20与第二半波振子30之间的能量耦合，并提升所述第一半波振子20与第二半波振子30之间的隔离度。

综上可知，通过合理地组合所述第一调节件401和第二调节件402，所述双极化辐射单元100可实现较好的驻波和隔离度指标。

请参阅图5，更进一步地，在设置所述第二调节件402的基础上，各调节片远离所述介质基板反面102中心的一侧皆设有第一耦合片501，同时相邻两第一耦合片501之间还设有第二耦合片502，所述第一耦合片501、第二耦合片502分别与各自对应的两相邻振子臂耦合连接，在所述第一调节件401和/或第二调节件402对振子臂的耦合方式进行调节并优化的基础上，进一步增强了优化效果。所述第一耦合片501、第二耦合片502的形状皆可以为矩形、圆形或其他多边形，不作特殊性限制。

另一种实施例中，所述第一调节件401和第二调节件402皆设于所述介质基板反面102上。具体地，各第一调节件401在所述介质基板正面101上的投影位于对应两相邻振子臂之间的空隙内，使得各第一调节件401与相应的振子臂耦合连接；所述第二调节件402的构成与上述方式相同，各调节片与相应的振子臂可实现耦合连接。

另一种实施例中，所述调节件仅包括所述第二调节件402，而不包括所述第一调节件401，且所述第二调节件402设于所述介质基板反面102上，具体设计请参见上文，不再赘述。

进一步地，同样以上述的方式设置所述第一耦合片501和第二耦合片502，具体仍可参见上文，亦不再赘述。

请参阅图6，本实用新型的双极化辐射单元100可根据不同边界条件特性而灵活调整设于所述介质基板10上的第一调节件401和第二调节件402的数目。图6示出了本实用新型的双极化辐射单元100的一种应用场景。

在本实施例中，本实用新型的双极化辐射单元100为高频辐射单元，当将所述双极化辐射单元100嵌设于低频辐射单元200中时，所述双极化辐射单元100的介质基板正面101上任意两个振子臂之间皆设有所述第一调节件401，以减小所述低频辐射单元200各辐射臂对所述双极化辐射单元100的辐射性能的影响。而设于两个低频辐射单元200之间的双极化辐射单元100只需在其介质基板正面101上设置相对的两个第一调节件401，以减小两侧的低频辐射单元200上的辐射臂对所述双极化辐射单元100的辐射性能的影响。

相应地，本实用新型还提供一种运用了所述双极化辐射单元100的双极化天线，其包括反射板及设于反射板上的上述双极化辐射单元100。如上所述，本实用新型的天线可根据不同的边界条件而选择设有不同数目的调节件的双极化辐射单元100，以在最大程度上减小其他辐射单元对本实用新型的双极化辐射单元100的辐射性能的影响，从而从整体上优化所述天线的辐射性能，并且，由于本实用新型的双极化辐射单元100结构简单，调试加工周期短，成本低，因此既可显著缩短本实用新型的天线的开发周期，也可降低所述天线的生产、维护和维修成本。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双极化辐射单元，包括具有正、反面的介质基板，设于所述介质基板正面的一对正交的半波振子，从所述介质基板反面支撑介质基板的支撑座，以及为所述半波振子馈电的馈电网络，其特征在于，还包括设于所述介质基板上并与两个半波振子的两相邻振子臂耦合连接，以用于调节两相邻振子臂的耦合的调节件。

2.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述调节件包括与所述振子臂耦合连接的第一调节件，所述第一调节件设于所述介质基板正面两相邻振子臂之间，或者，所述第一调节件设于所述介质基板反面，并且所述第一调节件在所述介质基板正面上的投影位于两相邻振子臂之间。

3.根据权利要求2所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述调节件还包括与相应两相邻振子臂耦合连接的第二调节件，所述第二调节件设于所述介质基板的反面中部，并且与所述馈电网络之间形成绝缘间隙。

4.根据权利要求3所述的双极化辐射单元，其特征在于，还包括设于所述介质基板反面并与相应两相邻振子臂耦合连接的耦合片。

5.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述调节件包括与相应两相邻振子臂耦合连接的第二调节件，所述第二调节件设于所述介质基板的反面中部，并且所述第二调节件与所述馈电网络之间形成绝缘间隙。

6.根据权利要求5所述的双极化辐射单元，其特征在于，还包括设于所述介质基板反面并与相应两相邻振子臂耦合连接的耦合片。

7.根据权利要求2所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述第一调节件的数量为1～4个。

8.根据权利要求3或5所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述介质基板上关于所述介质基板一对角线对称地设有两个所述第二调节件，各第二调节件包括相互垂直且通过连接臂连接的两调节片。

9.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述介质基板正面上相互正交的两半波振子通过印刷的方式固定于所述介质基板正面，并且两半波振子共同呈梅花状。

10.一种双极化天线，包括反射板，其特征在于，该反射板上设有权利要求1-9中任意一项所述的双极化辐射单元。