CN113131197B - 一种双极化天线单元及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极化天线单元及基站天线，属于天线技术领域，基站天线包括至少一个双极化天线单元和底部的反射板，每个天线单元包括四个交叉极化的折合振子，每个折合振子由两个振子臂、共面带状线、下垂弯折臂和一个公共臂组成，振子臂、共面带状线、公共臂设置在同一水平面，下垂弯折臂在竖直面弯折成非闭合的形状，两个下垂弯折臂分别垂直连接在公共臂的两端。通过下垂弯折臂将水平结构中有限的空间利用引申到下部空间，延长了天线的电流长度，展宽带宽，同时引入低频谐振点，保证了天线的性能。

Description

一种双极化天线单元及基站天线

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种双极化天线单元及基站天线。

背景技术

在移动通信发展的过程中，用户数量的日益增长与天面资源匮乏的矛盾始终存在，尤其在大规模多输入多输出（英文：Missive Multiple Input Multiple Output，简称：Missive MIMO）技术的应用中，为了实现更加全面的信号覆盖面积，保证用户处于良好的通信环境中，基站的密集度不断增加，可用的站址空间越发紧张。随着移动通信技术的飞速发展，通信系统愈发趋向于集成化，因此电子设备被要求具有更小的空间尺寸、更宽的信号带宽以及更多的功能，目前，基站天线的研究重点和主要突破点在于基站天线的小型化、多极化、宽带、多频段、低耦合、多功能、集成一体化等方向。

小型化是双极化基站天线设计中非常关键的原则，具有降低成本、方便安装维护、节约制作成本与站址等重要意义，特别是对后4G采用的1710GHz-2200GHz频带的32R/TMissive MIMO基站天线，辐射单元的间距明显变小时会造成单元之间互耦强烈，减小单元尺寸成为技术突破的关键。对于基站天线的小型化，为了在天线小型化之后能够达到同等技术指标（如带宽指标），相关技术中大多是对天线振子的结构进行设计，比如：天线振子的偶极子采用阶梯阻抗谐振器（英文：Stepped Impedance Resonator ，简称：SIR）结构，以减小天线振子的平面尺寸，同时耦合缝隙中间加载两条交叉直线偶极子来改善阻抗匹配，但这种天线制作工序过于复杂，不适用于工厂大规模生产的情况。

发明内容

本发明目的是：提供一种双极化天线单元及基站天线，在性能保持不变的前提下缩减天线振子的尺寸，减少布置空间，降低天线制作的难度。

本发明的技术方案是：

第一方面，提供了一种双极化天线单元，该双极化天线单元包括：辐射体和馈电结构；馈电结构竖直支撑在辐射体的下部，对辐射体进行馈电和支撑；辐射体包括交叉极化的四个折合振子，每个折合振子包括两个对称设置的振子臂、两个对称设置的下垂弯折臂、两个共面带状线和一个公共臂；每个折合振子中的两个振子臂之间设有间隙，两个共面带状线之间设有间隙；馈电结构包括两个相互正交的巴伦；公共臂与振子臂在同一平面内，公共臂的两端分别与两个振子臂的外侧两端连接，两个振子臂的内侧两端垂直就近连接对应的共面带状线；下垂弯折臂连接在公共臂的两端，每个下垂弯折臂在平面内弯折成非闭合的弯折形状，下垂弯折臂的所在平面与振子臂和公共臂的所在平面垂直。

通过四个包括两个对称设置的振子臂、下垂弯折臂、共面带状线和一个公共臂的折合振子相互正交构成双极化天线单元，引入下垂弯折臂，将振子的电流路径延长，延长了天线的电流长度，避免振子尺寸直接缩小导致谐振点往高频移动的问题，解决了天线小型化过程中平面结构的空间利用受到限制的问题，将天线末端的电流引向下部空间，同时下垂弯折臂的设计引入了低频的谐振点，展宽了带宽，保持了天线振子的性能，达到了缩小双极化天线单元的尺寸，减少天线单元的布置空间，缓解天面资源紧张的压力，在双极化天线单元性能保持不变的前提下缩减其尺寸的效果。

在第一方面的第一种可能的实施方式中，下垂弯折臂的弯折形状至少包括弓字形、折线形、弧线形中的一种。

由于下垂臂过长会影响辐射方向图，通过将下垂弯折臂的弯折形状设置成弓字形、折线形、弧线形等形成，可以在有限的垂直空间中尽可能的延长电流路径，保证天线的性能。

结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，下垂弯折臂的弯折变化均匀，各个弯折区域的间距相等。

通过将下垂弯折臂均匀等间距的弯折，使得下垂弯折臂在有限的垂直空间内最大程度的延长有效电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或者第一方面的第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，折合振子还包括对称开路枝节；对称开路枝节与振子臂在同一平面；对称开路枝节是由振子臂的外侧端部向辐射体的中心点延伸出开路的枝节结构，对称开路枝节与辐射体的中心点之间是断开的。

通过设置对称开路枝节，在平面上进一步延长电流路径，展宽带宽。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式或者第一方面的第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，四个折合振子的振子臂和公共臂围成正方形，辐射体的俯视平面为方形。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式、第一方面的第三种可能的实施方式或者第一方面的第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，相邻两个折合振子中的两个相邻的振子臂以及对应的下垂弯折臂相连；相连接的两个振子臂、两个下垂弯折臂以及对应连接的共面带状线组成新振子臂，关于辐射体的中心点呈中心对称的两个新振子臂构成一个对称振子。

通过将相邻的折合振子连接起来，可以构成两组对称振子，结合下垂弯折臂的设计，同样可以延长电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式、第一方面的第三种可能的实施方式、第一方面的第四种可能的实施方式或者第一方面的第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，相邻两个折合振子中的两个相邻的振子臂之间设有间隙，相邻两个折合振子中的两个相邻的下垂弯折臂之间设有间隙。

通过在相邻的折合振子之间设置间隙，使得四个折合振子相互独立，结合下垂弯折臂的设计，可以延长电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式、第一方面的第三种可能的实施方式、第一方面的第四种可能的实施方式、第一方面的第五种可能的实施方式或者第一方面的第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，辐射体印刷在第一介质板上，第一介质板包括印刷振子臂、公共臂、共面带状线的水平介质板以及印刷下垂弯折臂的竖直介质板，馈电结构印刷在第二介质板上，第二介质板垂直于第一介质板印刷有振子臂的水平介质板。

通过在第一介质板上印刷辐射体，在第二介质板上印刷馈电结构，不仅便于制作出辐射体的形状，而且起到支撑作用，第一介质板和第二介质板之间可以通过卡槽固定，以固定连接辐射体和馈电结构。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式、第一方面的第二种可能的实施方式、第一方面的第三种可能的实施方式、第一方面的第四种可能的实施方式、第一方面的第五种可能的实施方式、第一方面的第六种可能的实施方式或者第一方面的第七种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，馈电结构包括相互正交的两个第二介质板，每个第二介质板的一面印刷有Γ型巴伦，另一面印刷有短路贴片；两个Γ型巴伦在竖直方向上设有高度差，每个Γ型巴伦分别与对应的馈电端口连接，短路贴片用于实现辐射体的接地。

通过对两个Γ型巴伦在竖直方向上设置高度差，可以防止两个巴伦之间接触导致影响阻抗匹配；通过在第二介质板的一面印刷巴伦，另一面全部印刷金属作为短路贴片，使得第一介质板与第二介质板通过卡槽固定时，短路贴片与第一介质板上表面印刷的辐射体接触，从而将辐射体接地。

第二方面，提供了一种基站天线，该基站天线包括至少一个如上述第一方面或第一方面的任意一种可能的实施方式所提供的双极化天线单元以及设置在双极化天线单元底部的反射板；该反射板用于实现双极化天线单元的定向辐射。

通过在反射板上布置多个双极化天线单元组成的阵列，可以实现双极化天线单元的定向辐射。

在第二方面的第一种可能的实施方式中，基站天线还包括天线罩，罩在双极化天线单元的外部。

通过在双极化天线单元的外部设置天线罩，可以保护天线免受外部环境的影响。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本申请第一个实施例提供的双极化天线单元的结构示意图；

图2是本申请第一个实施例提供的双极化天线单元的俯视图；

图3是本申请第一个实施例提供的双极化天线单元的辐射体的结构示意图；

图4是本申请第一个实施例提供的S参数仿真结果图；

图5是本申请第一个实施例提供的交叉极化比仿真结果图；

图6是本申请第二个实施例提供的双极化天线单元的结构示意图；

图7是本申请第二个实施例提供的双极化天线单元的俯视图；

图8是本申请第二个实施例提供的双极化天线单元的辐射体的结构示意图；

图9是本申请第二个实施例提供的S参数仿真结果图；

图10是本申请第二个实施例提供的交叉极化比仿真结果图；

图11是本申请一个实施例提供的带有折线形下垂弯折臂的辐射体的结构示意图；

图12是本申请一个实施例提供的带有弧形下垂弯折臂的辐射体的结构示意图；

图13是本申请第三个实施例提供的双极化天线单元的结构示意图；

图14是本申请第三个实施例提供的双极化天线单元的俯视图；

图15是本申请第三个实施例提供的双极化天线单元的辐射体的结构示意图；

图16是本申请第三个实施例提供的S参数仿真结果图；

图17是本申请第三个实施例提供的交叉极化比仿真结果图；

图18是本申请一个实施例提供的巴伦的结构示意图；

图19是本申请一个实施例提供的巴伦等效电路的电路图。

其中：1、辐射体；11、折合振子；111、振子臂；112、下垂弯折臂；113、共面带状线；114、公共臂；115、对称开路枝节；116、新振子臂；2、馈电结构；21、巴伦；22、馈电端口。

具体实施方式

实施例：随着通讯设备越来越多，传输环境越来越复杂，不同频段、不同天线之间的耦合愈发严重，以双极化对称振子为主要辐射单元的基站天线要求的天线数量越来越多，而基站天线受天面资源的限制，基站天线要求向小型化、低耦合、一体化等方向发展，以减少布置空间，缓解天面资源紧张的压力。随着一体化基站天线的发展，需要将天线单元在限定的空间下与射频模块集成，小型化的基站天线的天线单元若体积能够减小，则对于同样的空间，可以实现多个阵列的布局，且能够进行有效的辐射。天线的小型化是指减小天线的尺寸，包括减小辐射单元口径以及降低天线剖面两个层面，隔离度是指天线之间相互干扰的程度，指一个天线发射信号，耦合到另一个天线上的信号与该发射天线信号的比值，隔离度通常与天线之间的距离有关，距离越大，隔离度越好。

基站天线需要具有良好的定向辐射性，为了实现天线的定向辐射，将金属反射板放在天线的正下方，抑制天线的后向辐射并利用反射波束提高天线增益，为了补偿金属反射板造成的电磁波相位差并缓解金属反射板产生的镜像电流对天线辐射性能造成的不良影响，反射板与天线之间的距离一般采用谐振频点对应的四分之一波长，因此天线剖面较高，空间体积较大，为实现天线的小型化，天线的辐射单元尺寸必然缩小，从而导致谐振点往高频移动，为了使天线工作在频带范围内，同时缩小天线尺寸，本申请提供了一种双极化天线单元及基站天线，可以在双极化天线振子的性能保持不变的前提下缩减其尺寸。

如图1所示，本申请提供的双极化天线单元包括：辐射体1和馈电结构2；馈电结构2竖直支撑在辐射体1的下部。

结合参考图2和图3，辐射体1包括交叉极化的四个折合振子11，每个折合振子包括两个对称设置的振子臂111、下垂弯折臂112、共面带状线113和一个公共臂114；每个折合振子11中的两个振子臂111之间设有间隙；馈电结构2包括两个相互正交的巴伦21。其中，图3中的箭头表示辐射体1的电流分布。

公共臂114与振子臂111在同一平面内，公共臂114的两端分别与两个振子臂111的外侧两端连接，两个振子臂111的内侧两端垂直连接对应的共面带状线113；下垂弯折臂112连接在公共臂114的两端，下垂弯折臂112的平面与振子臂111和公共臂114的所在平面垂直；下垂弯折臂112为非闭合的弯折形状。

每个折合振子11中的两个振子臂111之间设有间隙，两个共面带状线113之间设有间隙，每个共面带状线113连接对应位置的振子臂111的内侧端部，示例性的，两个共面带状线113之间保持平行。辐射体1由四个折合振子11组成，利用四个共面带状线113连接起来，利用场的叠加，可以形成±45°双极化。

公共臂114的长度与两个振子臂111的外侧两端部之间的距离相等，示例性的，公共臂114与振子臂111保持平行。

下垂弯折臂112分别连接在公共臂114的两侧端部，对折合振子11的末端进行下垂延长设计，使得振子的电长度变长，电流路径延长，从而实现对称的极限尺寸。天线尺寸减小以后，谐振点向高频移动，由于天线小型化过程中平面结构的空间利用受到限制，在增加电流路径的思路下，将天线末端的电流引向下部空间，将会引入一个新的谐振点。

下垂弯折臂112不仅将电流路径延长，同时引入了低频的谐振点，该谐振点的引入不仅展宽带宽，而且使得振子有了进一步继续缩小的空间，且对天线单元的隔离度并无恶化影响。通过对下垂弯折臂112的臂长及宽度进行配置，可以使双极化天线单元在要求的频段内匹配良好，同时其端口隔离度及交叉极化比达到设计要求。由图3中的电流分布可以看出，下垂弯折臂112的设计，不仅可以使得电流路径有效的延长，垂下来部分的电流，受边缘电流流向的影响，和边缘整体电流一样形成±45°双极化，对隔离影响很小。

在实际应用中，考虑到双极化天线单元的辐射性能以及组阵后单元间的耦合影响，下垂弯折臂112的长度不宜过长，需要根据振子本身进行调整。

对于天线的性能，可以从匹配性能和交叉极化比来判定，天线一般用S参数的S₁₁描述天线的匹配性能，S₁₁表示一端口的反射系数，也就是一端口的输入回波损耗，回拨损耗是指入射功率与反射功率之比；基站天线一般设计为双极化，天线预定的极化方向定义为主极化，与其垂直的极化方向为交叉极化，其中交叉极化为无用分量，主极化与交叉极化的比值称为交叉极化比，交叉极化比越大，能量利用率越高。

示例性的，对于图1至图3所示的双极化天线单元，图4示出了S参数仿真结果，图5示出了在频率2.2GHz下的交叉极化比仿真结果（方向图仿真结果），根据仿真结果，该双极化天线单元的交叉极化比在主方向上大于25 dB，在±60°范围内均大于10 dB，满足基站天线单元的设计要求。

在实际仿真中，图1至图3所示的双极化天线单元，天线小型化之后的尺寸为0.21λ*0.21λ*0.21λ，实现了天线的小型化，同时天线的辐射性能良好，在工作频带1.7-2.2GHz内基本能够满足天线的设计要求，同时简化了双极化天线单元的辐射体的设计结构，有利于批量生产。

可选的，结合参考图6至图8，折合振子11还包括对称开路枝节115；对称开路枝节115与振子臂111在同一平面；对称开路枝节115是由振子臂111的外侧端部向辐射体1的中心点延伸出开路的枝节结构，对称开路枝节115与辐射体1的中心点之间是断开的。其中，图8中的箭头表示辐射体1的电流分布。

通过增加对称开路枝节115，可以在辐射体1的平面上进一步延长电流路径，展宽带宽。

示例性的，对于图6至图8所示的双极化天线单元，图9示出了S参数仿真结果，图10示出了在频率2.2GHz下的交叉极化比仿真结果，根据仿真结果，该双极化天线单元的交叉极化比在主方向上大于25dB，在±60°范围内均大于10dB，具有良好的抗干扰能力，辐射性能良好，基本满足基站天线单元的设计要求。

在实际仿真中，图6至图8所示的双极化天线单元，天线小型化之后的尺寸为0.21λ*0.21λ*0.21λ，工作频带1.7-2.2GHz，驻波在1.5以下，隔离度在-30dB以下，基本能够满足天线的设计要求。

可选的，下垂弯折臂112的弯折形状至少包括弓字形、折线形、弧线形中的一种。将下垂弯折臂112设计成弯折形状，尤其是设计成弓字形，可以最大限度的利用向下弯折的空间，使得电流路径大大延长。示例性的，图1、图3、图6、图8中的下垂弯折臂112为弓字形弯折，图11中的下垂弯折臂112为折线形弯折，图12中的下垂弯折臂为弧线形弯折。

可选的，下垂弯折臂112的弯折变化均匀，各个弯折部的长度相等，各个弯折区域的间距相等。均匀等间距的弯折使得下垂弯折臂112在有限的垂直空间内最大程度的延长有效电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

可选的，四个折合振子11的振子臂111和公共臂114围成正方形，辐射体1的俯视平面为方形。

将方形辐射体1的振子的四个角落进行下弯折臂设计，引入了低频的谐振点，该谐振点的引入不仅可以展宽带宽，而且使得振子有了进一步继续缩小的空间，且对天线单元的其他性能无恶化影响，结构上制作简单，有利于大批量生产。

在一种可能的实现方式中，相邻两个折合振子11中的两个相邻的振子臂111之间设有间隙，相邻两个折合振子11中的两个相邻的下垂弯折臂112之间设有间隙。示例性的，图1至图3、图6至图8中的相邻两个折合振子11之间均设有间隙。

在另一种可能的实现方式中，结合参考图13至15，相邻两个折合振子11中的两个相邻的振子臂111相连，相邻两个折合振子11中的两个相邻的下垂弯折臂112相连；相连接的两个振子臂111、对应连接的共面带状线113以及位置对应的相连接的两个下垂弯折臂112组成新振子臂116，关于辐射体1的中心点呈中心对称的两个新振子臂116构成一个对称振子，示例性的，图14中虚线框内的两个新振子臂116构成一个对称振子，辐射体1包含两个对称振子。其中，图15中的箭头表示辐射体1的电流分布。

对称振子是一种常用的天线形式，由两个对称的振子臂组成，两个振子臂的长度宽度相等，馈电点在中间的两个端点处。

图13至图15改变辐射体1的形状，将辐射体1的折合振子11转变成一对十字正交的方形环偶极子以及将其连接起来的边缘四条长截线（公共臂114），四个弯折角折下的弓字形下垂臂彼此之间无缝隙连接，具有良好的对称性。

示例性的，对于图13至图15所示的双极化天线单元，图16示出了S参数仿真结果，图17示出了在频率2GHz下的交叉极化比仿真结果，根据仿真结果，该双极化天线单元的交叉极化比在主方向上大于25 dB，在±60°范围内均大于10 dB，满足基站天线单元的设计要求。

在实际仿真中，图13至图15所示的双极化天线单元，天线小型化之后的尺寸为0.21λ*0.21λ*0.21λ，实现了天线的小型化，且弯折臂的设计更加简单，同时天线的辐射性能良好，在工作频带1.7-2.2GHz内基本能够满足天线的设计要求。采用更加简单的结构实现了基本相同的辐射性能，便于加工操作，有利于批量生产。

对于图1至图3、图6至图8、图13至图15中三种双极化天线单元，根据仿真结果，三者的匹配性能和端口隔离度基本相同，满足基站天线单元工作的基本带宽，下垂弯折臂112上的电流流向相同，三者均满足基站天线单元的设计要求，并能够减小辐射体1的尺寸，实现天线单元的小型化。本申请提供的双极化天线单元小型化后，对于同样的空间，可以实现多个阵列的布局，且能进行有效的辐射，对于组阵后的去耦提供了更多的空间去实施去耦手段。

在实际应用中，辐射体1可以直接通过金属加工成预定形状，也可以固定在介质板上，基于介质板加工出预定形状。

可选的，辐射体1印刷在第一介质板上，馈电结构2印刷在第二介质板上，第二介质板垂直于第一介质板印刷有振子臂111的平面部分。

如图所示，第一介质板包括印刷振子臂111、公共臂114、共面带状线113的水平介质板以及印刷下垂弯折臂112的竖直介质板，馈电结构2印刷的第二介质板垂直于第一介质板印刷有振子臂111等结构的水平介质板。第二介质板不仅可以用于印刷馈电结构2，还能够起到支撑作用。

示例性的，馈电结构2印刷在介电常数为3.55、介质板厚度为0.5mm的RogersRO4003介质板上，辐射体1印刷在介电常数为2.2、介质板厚度为1mm的Rogers 5880介质基板上。

可选的，馈电结构2包括相互正交的两个第二介质板，每个第二介质板的一面印刷有Γ型巴伦，另一面印刷有短路贴片。

对于馈电结构2的设计，为了平衡辐射体1上的电流，需要采用巴伦21平衡馈电。为了防止两个巴伦之间接触影响阻抗匹配，两个Γ型巴伦在竖直方向上设有高度差，每个Γ型巴伦分别与对应的馈电端口22连接，巴伦采用微带线的设计，经过阻抗变换，使天线达到匹配的状态。结合参考图18和图19，其示出了巴伦的模型及等效电路，示例性的，采用50Ω馈电，图19中的Z_ab是天线未加馈电结构的电阻，Z_s为槽线的特性阻抗，Z₁、Z₂、Z₃分别为图18中的三条微带线的特性阻抗，Z₄为图18中的末端开路线特性阻抗，馈电点处的线路可以等效为一个理想的变压器，通过耦合给辐射体1进行馈电。

示例性的，如图18所示，其示出了第二介质板印刷巴伦21的一面，第二介质板的另一面印刷整面的金属作为短路贴片，第二介质板的顶部具有凸起结构，第一介质板上设有与凸起结构对应的卡槽，凸起结构与卡槽配合固定连接第一介质板和第二介质板，凸起结构上的短路贴片部分从卡槽穿过与第一介质板上部的辐射体1接触，短路贴片用于实现辐射体1的接地。

两个巴伦21被馈电端口22激励，将输入端口出的50Ω阻抗通过三节阻抗变换，在印刷巴伦21另一面的印刷有金属面之间的缝隙耦合到辐射体1上，耦合处可以等效为1:1的理想变压器，最后一节巴伦末端开路，辐射体1上激励起电流后，通过±45°极化产生两个谐振点，调节匹配和天线大小，使得阻抗和匹配都达到工作频带内的要求，且最大程度的实现天线单元的小型化。

综上所述，本申请提供的双极化天线单元，通过四个包括两个对称设置的振子臂、下垂弯折臂、共面带状线和一个公共臂的折合振子相互正交构成双极化天线单元，引入下垂弯折臂，将振子的电流路径延长，延长了天线的电流长度，避免振子尺寸直接缩小导致谐振点往高频移动的问题，解决了天线小型化过程中平面结构的空间利用受到限制的问题，将天线末端的电流引向下部空间，同时下垂弯折臂的设计引入了低频的谐振点，展宽了带宽，保持了天线振子的性能，达到了缩小双极化天线单元的尺寸，减少天线单元的布置空间，缓解天面资源紧张的压力，在双极化天线单元性能保持不变的前提下缩减其尺寸的效果。

另外，由于下垂臂过长会影响辐射方向图，通过将下垂弯折臂的弯折形状设置成弓字形、折线形、弧线形等形成，可以在有限的垂直空间中尽可能的延长电流路径，保证天线的性能。

另外，通过将下垂弯折臂均匀等间距的弯折，使得下垂弯折臂在有限的垂直空间内最大程度的延长有效电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

另外，通过设置对称开路枝节，在平面上进一步延长电流路径，展宽带宽。

另外，通过将相邻的折合振子连接起来，可以构成两组对称振子，结合下垂弯折臂的设计，同样可以延长电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

另外，通过在相邻的折合振子之间设置间隙，使得四个折合振子相互独立，结合下垂弯折臂的设计，可以延长电流路径，展宽带宽，保证天线的性能。

另外，通过在第一介质板上印刷辐射体，在第二介质板上印刷馈电结构，不仅便于制作出辐射体的形状，而且起到支撑作用，第一介质板和第二介质板之间可以通过卡槽固定，以固定连接辐射体和馈电结构。

另外，通过对两个Γ型巴伦在竖直方向上设置高度差，可以防止两个巴伦之间接触导致影响阻抗匹配；通过在第二介质板的一面印刷巴伦，另一面全部印刷金属作为短路贴片，使得第一介质板与第二介质板通过卡槽固定时，短路贴片与第一介质板上表面印刷的辐射体接触，从而将辐射体接地。

本申请还提供了一种基站天线，该基站天线包括如图1至图19所示的至少一个双极化天线单元以及设置在双极化天线单元底部的反射板，该反射板用于实现双极化天线单元的定向辐射。

在实际应用中，为了消除由于基站过于密集引起的负面干扰，通常选择具有良好的定向辐射特性的基站天线，为了实现天线的定向辐射，通常将金属反射板放置在天线单元的正下方，抑制天线的后向辐射并利用产生的反射波束提高天线的增益，为了补偿金属反射板造成的电磁波相位差并缓解金属反射板产生的镜像电流对天线辐射性能造成的不良影响，反射板与天线的辐射体之间的距离通常采用谐振频点对应的四分之一波长。

在实际应用中，基站天线还包括罩在双极化天线单元外部的天线罩。

综上所述，本申请提供的基站天线，通过在反射板上布置多个双极化天线单元组成的阵列，可以实现双极化天线单元的定向辐射，由于每个双极化天线单元包括四个相互正交的折合振子，每个这个振子包括两个对称设置的振子臂、下垂弯折臂、共面带状线和一个公共臂，引入下垂弯折臂，将振子的电流路径延长，延长了天线的电流长度，避免振子尺寸直接缩小导致谐振点往高频移动的问题，解决了天线小型化过程中平面结构的空间利用受到限制的问题，将天线末端的电流引向下部空间，同时下垂弯折臂的设计引入了低频的谐振点，展宽了带宽，保持了天线振子的性能，达到了缩小双极化天线单元的尺寸，减少天线单元的布置空间，缓解天面资源紧张的压力，在双极化天线单元性能保持不变的前提下缩减其尺寸的效果，保证了各个天线单元之间的间距，避免间距过小造成天线单元之间的强烈互耦，有利于实现基站天线的小型化，低耦合，扩展带宽。

另外，通过在双极化天线单元的外部设置天线罩，可以保护天线免受外部环境的影响。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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

Claims (9)

1.一种双极化天线单元，其特征在于，所述双极化天线单元包括：辐射体和馈电结构；所述馈电结构竖直支撑在所述辐射体的下部；

所述辐射体包括交叉极化的四个折合振子，每个所述折合振子包括两个对称设置的振子臂、下垂弯折臂、共面带状线和一个公共臂；每个所述折合振子中的两个振子臂之间设有间隙；所述馈电结构包括两个相互正交的巴伦；

所述公共臂与所述振子臂在同一平面内，所述公共臂的两端分别与两个所述振子臂的外侧两端连接，两个所述振子臂的内侧两端垂直连接对应的所述共面带状线；所述下垂弯折臂连接在所述公共臂的两端，所述下垂弯折臂的所在平面与所述振子臂和所述公共臂的所在平面垂直；

所述下垂弯折臂为非闭合的弯折形状；

相邻两个所述折合振子中的两个相邻的振子臂相连，相邻两个所述折合振子中的两个相邻的下垂弯折臂相连；

相连接的两个振子臂、对应连接的共面带状线以及位置对应的相连接的两个下垂弯折臂组成新振子臂，关于所述辐射体的中心点呈中心对称的两个新振子臂构成一个对称振子。

2.根据权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所述下垂弯折臂的弯折形状至少包括弓字形、折线形、弧线形中的一种。

3.根据权利要求2所述的双极化天线单元，其特征在于，所述下垂弯折臂的弯折变化均匀。

4.根据权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，所述折合振子还包括对称开路枝节；

所述对称开路枝节与所述振子臂在同一平面；

所述对称开路枝节是由所述振子臂的外侧端部向所述辐射体的中心点延伸出开路的枝节结构。

5.根据权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，四个所述折合振子的振子臂和公共臂围成正方形。

6.根据权利要求1所述的双极化天线单元，其特征在于，相邻两个所述折合振子中的两个相邻的振子臂之间设有间隙，相邻两个所述折合振子中的两个相邻的下垂弯折臂之间设有间隙。

7.根据权利要求1至6任一所述的双极化天线单元，其特征在在于，所述辐射体印刷在第一介质板上，所述馈电结构印刷在第二介质板上，所述第二介质板垂直于所述第一介质板印刷有所述振子臂的平面部分。

8.根据权利要求7所述的双极化天线单元，其特征在于，所述馈电结构包括相互正交的两个所述第二介质板，每个所述第二介质板的一面印刷有Γ型巴伦，另一面印刷有短路贴片；

两个所述Γ型巴伦在竖直方向上设有高度差，每个所述Γ型巴伦分别与对应的馈电端口连接，所述短路贴片用于实现所述辐射体的接地。

9.一种基站天线，其特征在于，所述基站天线包括至少一个如权利要求1至8任一所述的双极化天线单元以及设置在所述双极化天线单元底部的反射板；所述反射板用于实现所述双极化天线单元的定向辐射。

Images