CN109713433B - 分体式辐射单元、天线阵列及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分体式辐射单元、天线阵列及基站天线，涉及移动通信技术领域。其中分体式辐射单元包括四个相互独立设置的偶极子，四个偶极子两两相对并呈正交分布，每一个偶极子包括一对巴伦，巴伦包括竖直段与弯折段，竖直段沿竖直方向延伸，竖直段远离辐射臂的一端与弯折段固定连接，弯折段与辐射臂位于同一平面内。本发明提供的分体式辐射单元中四个偶极子相互独立设置，两两相对并正交分布，便于适应FAD辐射单元的错列分布，从而在不调整FAD智能天线的基础上将低频辐射单元融合在其中；偶极子中的巴伦包括沿竖直方向延伸的竖直段和弯折段能避开FAD辐射单元的辐射面，保证分体式辐射单元和FAD辐射单元之间的辐射性能指标互不影响，稳定性高。

Description

分体式辐射单元、天线阵列及基站天线

技术领域

本发明实施例涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种分体式辐射单元、天线阵列及基站天线。

背景技术

随着4G网络的深度覆盖，基站天线空间资源紧张、站点租金高昂的问题凸显，为更有效利用站点资源，实现多种制式天线的共站址共天馈，国内外运营商希望将多种制式的天线融合组阵到一幅天线罩内，成为一种小型化多端口天线。例如，中国移动提出了将900/1800MHz四通道独立电调天线和FAD频段独立电调智能天线融合组阵为一面天线，形成900/FA/D4+8+8独立电调智能天线和900/1800/FA/D 4+4+8+8独立电调智能天线。

在保证各个制式频段增益的前提下，想尽可能压缩天线体积，就不可避免地要将900MHz的辐射单元融入到FAD智能天线组阵中。然而FAD智能天线通常采用错列排布的方式进行组阵，这使得常见的方形或圆形结构的900MHz辐射单元难以融合其中。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种分体式辐射单元，用以解决现有的900MHz的辐射单元难以融入到FAD智能天线组阵中的问题。

本发明的目的之二是提供一种使用上述分体式辐射单元的天线阵列，实现900MHz的辐射单元与FAD智能天线组阵的融合。

本发明的目的之三是提供一种使用上述天线阵列的基站天线，以缩小基站天线的尺寸。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种分体式辐射单元，包括四个相互独立设置的偶极子，四个所述偶极子两两相对并呈正交分布，每一个所述偶极子包括一对巴伦，所述巴伦包括竖直段与弯折段，所述竖直段沿竖直方向延伸，所述竖直段远离所述辐射臂的一端与所述弯折段固定连接，所述弯折段与所述辐射臂位于同一平面内。

其中，每一个所述偶极子还包括一对辐射臂，一对所述辐射臂正交设置，一对所述巴伦的竖直段与一对所述辐射臂一一对应相连。

其中，还包括馈电片，所述馈电片的一端从一对所述巴伦中的一个巴伦的顶部连接，另一端开设有线缆连接柱，所述线缆连接柱穿过一对所述巴伦中的另一个巴伦并悬空设置。

其中，所述巴伦的竖直段之间的间隙为3mm～5mm，所述弯折段向所述辐射臂的方向弯折。

其中，所述辐射臂的长度为1/4中心频率波长，所述巴伦的高度为1/4中心频率波长，其中两个相对设置的所述偶极子的对角线与另外两个相对设置的所述偶极子的对角线垂直。

其中，所述辐射臂与所述巴伦均为镂空结构，所述辐射臂远离所述巴伦的一端向所述底座方向弯折。

其中，每一个所述偶极子还包括底座，所述巴伦的弯折段与所述底座相连，所述底座包括固定梁及固定连接在所述固定梁两端的两个延伸梁，两个所述延伸梁的端部与一对所述巴伦对应连接，所述延伸梁背离所述辐射臂的一侧设有螺纹孔及定位柱。

为了解决上述技术问题之二，本发明提供一种天线阵列，包括反射板、FAD辐射单元及如上所述的分布式辐射单元，所述FAD辐射单元有四个，四个所述FAD辐射单元在所述反射板上错列排布，所述分布式辐射单元与所述反射板螺纹固定连接，所述分布式辐射单元的四个偶极子与四个所述FAD辐射单元一一对应设置。

其中，所述弯折段与所述反射板之间的夹角为30°～40°；所述固定梁与所述反射板之间的间距为1mm～3mm。

为了解决上述技术问题之三，本发明提供一种基站天线，包括多个如上所述的天线阵列。

(三)有益效果

本发明提供的分体式辐射单元中四个偶极子相互独立设置，可以通过适当调整安装位置以适应错列排布的FAD辐射单元，安装方便简单；四个偶极子两两相对并正交分布，能够获得良好的交极比指标；偶极子中的巴伦包括竖直段与弯折段，其中竖直段沿竖直方向延伸，从而便于紧凑地安装在错列排布的FAD辐射单元中，实现天线体积的小型化，同时有效避开FAD辐射单元的辐射面，保证分体式辐射单元和FAD辐射单元之间的辐射性能指标互不影响，稳定性高，适用于无线通信网络；

本发明提供的天线阵列，通过使用上述分体式辐射单元，可以适应FAD辐射单元的错列分布，从而将常规低频辐射单元融合在FAD智能天线组阵中，并有效避免两者之间的辐射性能指标相互影响；

本发明提供的基站天线，使用上述天线阵列，可以有效缩小天线尺寸，实现小型化，并能实现低频辐射单元与FAD智能天线的融合。

附图说明

图1为本发明实施例分体式辐射单元的立体结构图；

图2为图1中所示的分体式辐射单元的俯视图；

图3为图1中所示的偶极子的立体结构图；

图4为本发明实施例天线阵列的结构示意图；

图5为本发明基站天线第一实施例的结构示意图；

图6为本发明基站天线第二实施例的结构示意图。

图中：100、分体式辐射单元；10、偶极子；11、底座；111、固定梁；112、延伸梁；113、螺纹孔；114、定位柱；12、巴伦；13、辐射臂；20、馈电片；200、反射板；300、FAD辐射单元；400、常规方形900MHz辐射单元；500、1800MHz辐射单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中的分体式辐射单元100，如图1-2所示，其包括四个相互独立设置的偶极子10，四个偶极子10两两相对，相对的两个偶极子10连接后形成的连线相互垂直，呈正交分布，优选的，四个偶极子10的馈电点顺次相连形成的四边形为菱形。其中，四个偶极子10结构相同，每一个偶极子10包括一对巴伦12，巴伦12包括竖直段与弯折段；竖直段沿竖直方向延伸；弯折段与辐射臂11位于同一平面内，其一端与竖直段的下端固定连接或一体成型。需要说明的是，竖直方向指的是垂直于反射板的方向。

为了缩小尺寸，FAD智能天线往往采用较小的列间距(小于100mm)，通过错列排布的方式去除列间耦合。本发明提供的分体式辐射单元100中四个偶极子10相互独立设置，可以通过适当调整安装位置以适应错列排布的FAD辐射单元，调整方便；四个偶极子10两两相对并正交分布，能够获得良好的交极比指标；偶极子中的巴伦包括竖直段与弯折段，其中竖直段沿竖直方向延伸，从而便于紧凑地在错列排布的FAD辐射单元中安装该分体式辐射单元100，并避开FAD辐射单元的辐射面，保证分体式辐射单元100和FAD辐射单元之间的辐射性能指标互不影响，稳定性高，适用于无线通信网络。

具体地，每一个偶极子10还包括底座11及辐射臂13；辐射臂13有两个，成对设置；两个辐射臂13分别通过一个巴伦12与底座11相连。同一偶极子10中的两个辐射臂13相互垂直设置；每一辐射臂13远离巴伦12的一端向底座11的方向弯折，该辐射臂13的总长度为中心频率波长的1/4。辐射臂13包括横臂及延伸臂，辐射臂13的弯折部分形成延伸臂；横臂平行于反射板设置，在横臂朝向外部的一侧设有凹槽，形成镂空结构；延伸臂垂直于横臂竖直向下延伸，该延伸臂的截面形状呈直角梯形状。

巴伦12的竖直段内部中空形成镂空结构，弯折段向辐射臂11的方向弯折；同一偶极子10中的两个巴伦11之间的间隙为3mm～5mm，优选的，两个巴伦11的竖直段平行设置，两者之间的间距为4mm，巴伦12的高度为中心频率波长的1/4。一对巴伦12之间的对称线与一对辐射臂11所形成的辐射面的交点即为馈电点，相对两个偶极子10之间的馈电点相连形成对角线，四个偶极子10所形成的两条对角线之间相互垂直。

除此之外，分体式辐射单元100还包括馈电片20，每个偶极子10上安装有一个馈电片20，该馈电片20的一端从其所在的偶极子10的一个巴伦12的顶部相连，另一端穿过另一个巴伦12悬空设置，在该悬空端设有线缆连接柱，以便供同轴线缆芯线穿过并焊接在馈电片20上。相应的，在巴伦12的底部设有供同轴线缆穿过的焊接槽。

具体地，如图3所示，底座11包括固定梁111及延伸梁112；延伸梁112有两个，固定梁111的一端与其中一个延伸梁112的端部相连，固定梁111的另一端与另外一个延伸梁112的端部相连；两个延伸梁112未与固定梁111相连的一端与同一偶极子10中的两个巴伦12一一对应相连。在延伸梁112背离辐射臂13的一侧设有螺纹孔113及定位柱114，螺纹孔113与反射板上的安装孔相对设置，以便将偶极子安装在反射板上。定位柱114为圆柱形结构，外凸于延伸梁112设置，与反射板上的定位孔配合实现偶极子10的定位。

在本发明实施例中，固定梁111呈扁平的条形板结构，其包括对应于巴伦12的主体及分别与主体两端相连的两个折弯体，两个折弯体分别平行于该侧的辐射臂11设置并与对应侧的辐射面位于同一竖直面内。延伸梁112呈不规则的凹型结构，其中一端与固定梁111的端部叠放固定在一起，另一端与巴伦12的弯折段固定连接。底座11通过延伸梁112将辐射臂13支起一定高度，避免辐射臂13与FAD辐射单元相互碰撞。

具体地，巴伦12中的弯折段与反射板200之间的夹角为30°～40°，优选的，两者之间的夹角为34°，以便与其他结构参数相配合实现预期的阻抗匹配频段，固定梁111与反射板200之间的间距为1mm～3mm，优选的，两者之间的竖向距离为2mm；延伸梁112与反射板200贴放。

该分布式辐射单元100在使用所形成的天线阵列如图4所示，具体地，天线阵列包括分布式辐射单元100、反射板200及FAD辐射单元300，分布式辐射单元100中的四个偶极子10错列排布，FAD辐射单元300有四个，四个FAD辐射单元300与四个偶极子10一一对应设置。本发明实施例中的天线阵列，通过采用分体式辐射单元100，可以将900M的辐射单元融合在FAD智能天线中，并使分体式辐射单元100在880MHz～960MHz的频段内水平波宽收敛，轴向交极比大于18dB，驻波比小于1.5，隔离度小于-25dB。

另外，本发明实施例还提供了一种基站天线，该基站天线使用如上所述的天线阵列。以4+8+8融合天线为例，具体如图5所示，分布式辐射单元100和FAD辐射单元300按照天线阵列的排布方式融合组阵。为避免相邻两列分布式辐射单元100之间相互干涉，分布式辐射单元100采用错列排布，同时也提高了900M阵列的列间隔离度。分布式辐射单元100的辐射臂避开了FAD辐射单元300的辐射面，使二者之间的辐射特性相互不影响。现有的各天线制造商制造出的4+8+8独立电调智能天线总长均超过2m，当采用了图5所示的组阵方式制造4+8+8独立电调智能天线时，在保证增益(14/13.5/14.5/15.5dBi)的前提下，天线总长度可以缩短到1.5m，宽度控制在0.4m以内，有效减小了天线整体的尺寸。

继续参阅图6，一种包含有900MHz、1800MHz及FAD频段的4+4+8+8融合天线方案，将本发明实施例提供的分布式辐射单元100巧妙地嵌入其中，与常规方形900MHz辐射单元400构成5×2单元阵列，1800MHz辐射单元500与常规方形900MHz辐射单元400融合，构成了7×2单元阵列。FAD辐射单元300采用了9×4的错列排布。900/1800/F/A/D各个频段的增益均可保证在14/16.5/13.5/14.5/15.5dBi以上，天线长度可以控制在1.9m以内，宽度控制在0.4m以内。需要说明的是，图6中所示出的900M辐射单元400可为现有技术中的任意一种900MHz辐射单元，图6所示出的1800MHz辐射单元500可为现有技术中的任意一种1800MHz辐射单元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天线阵列，其特征在于，包括反射板、FAD辐射单元及分体式辐射单元，所述FAD辐射单元有四个，四个所述FAD辐射单元在所述反射板上错列排布，所述分体式辐射单元与所述反射板螺纹固定连接，所述分体式辐射单元包括四个相互独立设置的偶极子，四个所述偶极子两两相对并呈正交分布，每一个所述偶极子包括一对巴伦，所述巴伦包括竖直段与弯折段，所述竖直段沿竖直方向延伸，所述竖直段远离所述偶极子的辐射臂的一端与所述弯折段固定连接，所述弯折段与所述辐射臂位于同一平面内，四个所述偶极子的馈电点顺次相连形成的四边形为菱形，所述分体式辐射单元的四个偶极子与四个所述FAD辐射单元一一对应设置；所述弯折段与所述反射板之间的夹角为30°～40°；每一个所述偶极子还包括底座，所述巴伦的弯折段与所述底座相连，所述底座包括固定梁及固定连接在所述固定梁两端的两个延伸梁，两个所述延伸梁的端部与一对所述巴伦对应连接，所述延伸梁背离所述辐射臂的一侧设有螺纹孔及定位柱，所述固定梁与所述反射板之间的间距为1mm～3mm；所述延伸梁与所述反射板贴放。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，每一个所述偶极子还包括一对辐射臂，一对所述辐射臂正交设置，一对所述巴伦的竖直段与一对所述辐射臂一一对应相连。

3.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，还包括馈电片，所述馈电片的一端与一对所述巴伦中的一个巴伦的顶部连接，另一端开设有线缆连接柱，所述线缆连接柱穿过一对所述巴伦中的另一个巴伦并悬空设置。

4.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，一对所述巴伦的竖直段之间的间隙为3mm～5mm，所述弯折段向所述辐射臂的方向弯折。

5.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述辐射臂的长度为1/4中心频率波长，所述巴伦的高度为1/4中心频率波长，其中两个相对设置的所述偶极子的对角线与另外两个相对设置的所述偶极子的对角线垂直。

6.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述辐射臂与所述巴伦均为镂空结构，所述辐射臂远离所述巴伦的一端向所述底座方向弯折。

7.一种基站天线，其特征在于，包括多个如权利要求1-6任一项所述的天线阵列。

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