CN217134687U - 一种双极化辐射单元、一种天线以及一种天线*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双极化辐射单元、一种天线以及一种天线***。其中，所述双极化辐射单元包括：两个偶极子，其中，所述两个偶极子的辐射臂为闭合环形线结构并且关于两条相互垂直的线轴对称，其中，所述两条相互垂直的线轴将所述辐射单元均分为四个区域。此外，本实用新型还涉及一种包括上述的双极化辐射单元的天线以及一种包括上述的天线的天线***。
Description
技术领域
本实用新型涉及有关天线的技术领域，更为具体地涉及一种双极化辐射单元、一种包括上述双极化辐射单元的天线以及一种包括上述的天线的天线***。
背景技术
众所周知，基站天线一般包含的通信频段不止一个。例如现在的运营商的基站天线至少需要覆盖诸如2G、3G、4G以及5G网络，从而支撑更优的用户体验。
一方面，由于基站天线空间有限，天线的通信频段应满足宽带通信的要求，而现在低频天线单元的频段一般为698MHz至960MHz的通信频段或者617MHz至896MHz的通信频段，但是很少包括617MHz至960MHz的全部频段。在某些宽频带的应用需求下，使用目前现有的天线会大大增多天线的使用数量，增加天线布局的困难性。
另一方面，由于基站天线的布局空间有限，在某些特殊情况下，会造成不同频段的天线阵列单元部分重叠，从而影响基站天线的辐射方向图，严重影响天线的辐射性能。
发明内容
有鉴于对于背景技术中所存在的问题的深刻理解，即现有的天线的通信频段不够宽，而且不同的天线之间会形成相互干扰，本实用新型的发明人想到设计一种宽频段的双极化辐射元件。依据本实用新型的双极化辐射元件的辐射臂采用闭合环形线结构，并且天线线宽比较窄，可以降低高低频单元之间的影响。此外，由于环行线之间的耦合作用，以及优选的天线单元的倒角处理，这些因素共同作用从而能够提高辐射频段的宽度，而且能够降低不同天线之间例如高低频天线之间的相互干扰。
具体而言，本实用新型的第一方面提出了一种双极化辐射单元，所述双极化辐射单元包括：
两个偶极子，其中，所述两个偶极子的四个辐射臂为闭合环形线结构并且关于两条相互垂直的线轴对称，其中，所述两条相互垂直的线轴将所述辐射单元均分为四个区域。
在此，依据本实用新型所公开的双极化辐射单元采用闭合环形线结构来形成与两个偶极子相关联的四个辐射臂，从而能够借助于闭合环形线结构的高阻抗特性来减小不同的高低频天线之间的相互干扰。
优选地，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述闭合环形线结构在至少一个拐角处进行弧形倒角处理。更为优选地，所述闭合环形线结构在除了中心处的拐角之外的三个拐角处均进行弧形倒角处理。以这样的方式能够有效地提高使用依据本实用新型的双极化辐射单元的天线在部分频段范围内的辐射效率并且能够拓展带宽。与此同时，也能够有利于印刷电路板PCB的加工制作。
优选地，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述双极化辐射单元还包括：介质基体，所述介质基体被构造用于为所述两个偶极子提供支撑。进一步优选地，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述介质基体在不与所述闭合环形线结构接触的部分进行挖空处理。以这样的方式能够减少依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的用料，降低依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的制造成本。与此同时还可以减轻依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的重量。
在依据本实用新型的一个实施例之中，所述双极化辐射单元的所述闭合环形线结构的宽度在0.4毫米至1.2毫米之间。以这样的方式，由于辐射臂的宽度较小，从而可以有效减小高频信号在辐射单元中的耦合电流，进而可以有效降低辐射单元对高频辐射单元的干扰。
在依据本实用新型的一个实施例之中，双极化辐射单元还包括：馈电网络，所述馈电网络包括两块相对垂直的馈电板，其中，每块馈电板分别被构造用于为相对应的偶极子馈电。以这样的方式能够便于依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的制造过程以及组装过程。
在依据本实用新型的一个实施例之中，所述馈电板上被构造有金属化过孔，所述馈电板的两侧分别构造有接地层并且两侧的接地层通过所述金属化过孔进行连接。以这样的方式能够提高依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的两块馈电板输入端口之间的隔离度和提高每块馈电板电流分布的平衡性。
在依据本实用新型的一个实施例之中，所述馈电板上还构造有信号层，所述信号层被构造在一侧的接地层中间，以为所述两个偶极子馈电，也就是说，所述馈电网络采用接地共面波导(Coplanar Waveguide with Ground：CPWG)馈电方式为所述两个偶极子进行馈电。以这样的方式能够提高依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的馈电效果。
此外，本实用新型的第二方面提出了一种天线，所述天线包括：至少一个根据本实用新型的第一方面所提出的双极化辐射单元；以及辐射单元匹配电路。
再者，本实用新型的第三方面提出了一种天线***，所述天线***包括：根据本实用新型的第二方面所提出的天线；以及至少一个第二天线，其中，所述至少一个第二天线的工作频率比所述天线的工作频率更高。
综上所述，依据本实用新型所公开的双极化辐射单元采用闭合环形线结构来形成两个偶极子的辐射臂，从而能够借助于闭合环形线结构的高阻抗特性来减小不同的高低频天线之间的相互干扰。
附图说明
参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。
图1示出了依据本实用新型的一个实施例的双极化辐射单元100的结构示意图；
图2A示出了依据本实用新型的一个实施例的馈电网络的馈电板140的正面视图；
图2B示出了依据本实用新型的一个实施例的馈电网络的馈电板140的反面视图；
图3A示出了依据本实用新型的一个实施例的天线300的一个视角的立体视图；
图3B示出了依据本实用新型的图3A的实施例的天线300的另一个视角的立体视图；以及
图3C示出了依据本实用新型的图3A实施例的天线300的侧视图。
本实用新型的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。
现有技术中存在的如下技术问题，即现有的天线的通信频段不够宽，而且不同的高低频天线单元之间会形成相互干扰，本实用新型的发明人想到设计一种宽频段的双极化辐射元件。依据本实用新型的双极化辐射元件的辐射臂采用闭合环形线结构，从而能够提高辐射频段的宽度，而且能够降低不同天线之间的相互干扰。
针对上述技术问题，本实用新型的发明人所提出的依据本实用新型的双极化辐射单元所形成的低频天线带宽涵盖617MHz至960MHz的频段，带宽较宽而且尺寸较小，同时还可以有效地减少在特定情况下的天线单元的使用数量进而降低天线布局的困难性。再者，包括依据本实用新型的双极化辐射单元的低频天线可以有效地降低其对高频天线单元辐射性能的影响。
以下将结合附图对本实用新型所提出的双极化辐射单元进行详细的阐述，即以下参照图1来描述依据本实用新型的一个实施例的双极化辐射单元100的结构示意图。从图1可以看出，依据本实用新型的第一方面所提出的双极化辐射单元100包括两个偶极子，这两个偶极子具有四个辐射臂125、126、127和128，这四个辐射臂的结构是一样的，即关于两个相互垂直的线轴111和112轴对称，具体而言，这四个辐射臂两两左右关于线轴111轴对称，并且这四个辐射臂两两上下关于线轴112轴对称。在此，左下的辐射臂和右上的辐射臂形成一个偶极子，而左上的辐射臂和右下的辐射臂形成另一个偶极子。此外，从图1之中还可以看出，所述两个偶极子的四个辐射臂为闭合环形线结构，其中，所述两条相互垂直的线轴将所述辐射单元100均分为四个区域。在此，可选地，所述闭合环形线结构在所述四个区域中的每个区域处形成中空区域123，以减轻依据本实用新型的一个实施例的双极化辐射单元100的重量。因为这四个辐射臂的结构都是一样的，故在此仅以右上角的辐射臂作为示例进行阐述。在此，依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100采用闭合环形线结构来形成两个偶极子的四个辐射臂，从而能够借助于闭合环形线结构的高阻抗特性来减小不同天线之间的相互干扰。
此外，从图1之中还可以看出，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述闭合环形线结构具有如下优点：即例如当对双极化辐射单元的正45°极化偶极子(例如右上和左下的一对辐射臂)进行激励即馈电时，由于电流的耦合作用使得另一个极化的环形线结构(例如右下和左上的一对辐射臂)中产生如图1所示的环形电流(为某一时刻的电流方向示意图)。此时，平行线上产生方向相反的电流，即在左下和左上的辐射臂相邻的平行线上的电流方向相反。与之相似地，在左上和右上的辐射臂相邻的平行线上的电流方向是相反的，在右上和右下的辐射臂相邻的平行线上的电流方向是相反的，而且在右下和左下的辐射臂相邻的平行线上的电流方向也是相反的。此外，如图1所示，上侧边上的两个箭头表示电流方向从左向右流动，下侧边上的两个箭头表示电流方向从左向右流动，此时，上侧边上的电流和下侧边上的电流方向相同；类似地，左侧边上的两个箭头表示电流方向从下往上流动，右侧边上的两个箭头表示电流方向从下往上流动，此时，左侧边上的电流和右侧边上的电流方向相同，而相同方向的电流在远场场强相互叠加，产生正45°极化的电磁波。与之同理，负45°极化波的产生原理类似。另一方面，闭合环形线的线宽较窄，特性阻抗较大，高频的天线单元辐射时，闭合环形线上的耦合电流较小，从而大大降低该低频天线单元的双极化辐射单元对高频单元辐射特性的影响，进而提高不同工作频率的天线单元在狭小空间内布局的灵活性。
此外，从图1之中还可以看出，闭合环形线结构在拐角124处进行弧形切角，更为优选地，闭合环形线结构在除了中心处的拐角之外的三个拐角处均进行弧形倒角处理。这样处理可以有效提高天线在部分频段范围内的辐射效率并且能够拓展带宽，与此同时也将有利于印刷电路板PCB的加工制作。
由于该低频振子单元的双极化辐射单元是采用闭合环形线的形式。优选地，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述双极化辐射单元100还包括：介质基体130，所述介质基体130被构造用于为所述两个偶极子提供支撑。进一步优选地，在依据本实用新型的一个实施例之中，所述介质基体130在不与所述闭合环形线结构接触的部分进行挖空处理。以这样的方式能够减少依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100的用料，降低依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100的制造成本。与此同时还可以减轻依据本实用新型所公开的双极化辐射单元的重量。概括地讲，在依据本实用新型的图1所示出的实施例之中，所述闭合环形线结构在至少一个拐角124处进行弧形倒角处理。以这样的方式能够有效地提高使用依据本实用新型的双极化辐射单元100的天线在部分频段范围内的辐射效率。与此同时也能够有利于印刷电路板PCB的加工制作。
在依据本实用新型的一个实施例之中，所述双极化辐射单元100所述闭合环形线的宽度在0.4毫米至1.2毫米之间。以这样的方式，由于辐射臂125、126、127和128的宽度均较小，从而可以有效减小高频信号在辐射单元100中的耦合电流，进而可以有效降低辐射单元100对高频辐射单元的干扰。在此，本领域的技术人员应当了解，其他宽度的闭合环形线只要能够实现依据本实用新型所提出的高特性阻抗以及宽频带的特性，均落入依据本实用新型的权利要求的保护范围。
此外，在依据本实用新型的一个实施例之中，双极化辐射单元100还包括：馈电网络140，所述馈电网络140包括两块相对垂直的馈电板141和另一块未示出的馈电板，其中，每块馈电板141分别被构造用于为相对应的一个偶极子(例如左上的辐射臂和右下的辐射臂所形成的一个偶极子，或者左下的辐射臂和右上辐射臂所形成的一个偶极子)馈电。以这样的方式能够便于依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100的制造过程以及组装过程。
以下将参照图2A来描述依据本实用新型的一个实施例的馈电网络的馈电板141的正面视图，并且参照图2B来描述依据本实用新型的一个实施例的馈电网络的馈电板141的反面视图。从图2A和图2B之中可以看出，馈电板141的正面上设置有信号线1412，从而能够借助于该信号线1412为与之配合的双极化辐射单元100采用CPWG的方式进行馈电。具体而言，在信号线1412的两边在图2A中以灰色表示的为正面的接地层1413，在图2A中的接地层1413和图2B中同样以灰色表示的接地层1414通过金属化过孔1411进行连接，这两个接地层分布在介质板的两侧并且通过金属化过孔1411进行连接。换句话说，该双极化辐射单元100的馈电网络采用接地共面波导(Coplanar Waveguide with Ground：CPWG)的方式，即所述馈电网络140采用CPWG馈电方式为所述两个偶极子进行馈电。以这样的方式能够提高依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100的馈电效果。
此外，如图2A和图2B所示，两个输出端口产生±180°的电流并且分别与同一个极化的两个由闭合环形线结构形成的辐射臂耦合连接，两块馈电板相互垂直放置，例如插接在一起。每块馈电板上添加金属化过孔1411以提高两块馈电板输入端口之间的隔离度和提高每块馈电板电流分布的平衡性。概括地讲，所述馈电板141和另一块未示出的馈电板上均被构造有金属化过孔1411。以这样的方式能够提高依据本实用新型所公开的双极化辐射单元100的两块馈电板输入端口之间的隔离度和提高每块馈电板电流分布的平衡性。
图3A示出了依据本实用新型的一个实施例的天线300的一个视角的立体视图，图3B示出了依据本实用新型的图3A的实施例的天线300的另一个视角的立体视图，而图3C示出了依据本实用新型的图3A实施例的天线300的侧视图。如图3A、图3B和图3C所示，依据本实用新型的第二方面提出了一种天线，所述天线包括：至少一个根据本实用新型的第一方面所提出的双极化辐射单元100、馈电网络140以及辐射单元匹配电路150。借助于该辐射单元匹配电路150能够为根据本实用新型的第一方面所提出的双极化辐射单元100提供辐射信号，从而使得包括根据本实用新型的第一方面所提出的双极化辐射单元100的天线正常工作。
再者，本实用新型的第三方面提出了一种天线***，所述天线***包括：根据本实用新型的第二方面所提出的天线；以及至少一个第二天线，其中，所述至少一个第二天线的工作频率比所述天线的工作频率更高。
综上所述，依据本实用新型所公开的双极化辐射单元采用闭合环形线结构来形成两个偶极子的辐射臂，从而能够借助于闭合环形线结构的高阻抗特性来减小不同的高低频天线之间的相互干扰。
尽管已经描述了本实用新型的不同示例性的实施例，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够进行不同的改变和修改，其能够在并未背离本实用新型的精神和范畴的情况下实现本实用新型的优点中的一个或一些优点。对于那些在本领域技术中相当熟练的技术人员来说，执行相同功能的其他部件可以适当地被替换。应当了解，在此参考特定的附图解释的特征可以与其他附图的特征组合，即使是在那些没有明确提及此的情况中。此外，可以或者在所有使用恰当的处理器指令的软件实现方式中或者在利用硬件逻辑和软件逻辑组合来获得同样结果的混合实现方式中实现本实用新型的方法。这样的对根据本实用新型的方案的修改旨在被所附权利要求所覆盖。
Claims (11)
1.一种双极化辐射单元，其特征在于，所述双极化辐射单元包括：
两个偶极子，其中，所述两个偶极子的四个辐射臂为闭合环形线结构并且关于两条相互垂直的线轴对称，其中，所述两条相互垂直的线轴将所述辐射单元均分为四个区域。
2.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述闭合环形线结构在至少一个拐角处进行弧形倒角处理。
3.根据权利要求2所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述闭合环形线结构在除了中心处的拐角之外的三个拐角处均进行弧形倒角处理。
4.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述双极化辐射单元还包括：
介质基体，所述介质基体被构造用于为所述两个偶极子提供支撑。
5.根据权利要求4所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述介质基体在不与所述闭合环形线结构接触的部分进行挖空处理。
6.根据权利要求2所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述双极化辐射单元的所述闭合环形线结构的宽度在0.4毫米至1.2毫米之间。
7.根据权利要求1所述的双极化辐射单元，其特征在于，双极化辐射单元还包括：
馈电网络，所述馈电网络包括两块相对垂直的馈电板，其中，每块馈电板分别被构造用于为相对应的偶极子馈电。
8.根据权利要求7所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述馈电板上被构造有金属化过孔，所述馈电板的两侧分别构造有接地层并且两侧的接地层通过所述金属化过孔进行连接。
9.根据权利要求7所述的双极化辐射单元，其特征在于，所述馈电板上还构造有信号层，所述信号层被构造在一侧的接地层中间，以为所述两个偶极子馈电。
10.一种天线，其特征在于，所述天线包括：
至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的双极化辐射单元；以及
辐射单元匹配电路。
11.一种天线***，其特征在于，所述天线***包括：
根据权利要求10所述的天线；以及
至少一个第二天线，其中，所述至少一个第二天线的工作频率比所述天线的工作频率更高。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 215300 No.6 Shen'an Road, Dianshanhu Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: ProLogis Communication Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215345 No. 6 Shen'an Road, Dianshan Lake Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Rosenberg Technology Co.,Ltd. |