本發(fā)明涉及移動通信天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天線輻射單元及應(yīng)用該天線輻射單元的多頻寬帶基站天線。

背景技術(shù)：

隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)制式的增多，已經(jīng)形成了多種通信制式并存的局面。為例優(yōu)化資源配置，節(jié)省站址和天饋資源，同時減小物業(yè)協(xié)調(diào)難度，降低投資成本，共站共址的系統(tǒng)共體天線逐漸成為運營商建網(wǎng)的首選。

隨著第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步加速，各運營商開始尋找既能向下兼容GSM800、GSM900、DCS1800、PCS、CDMA2000等2G及3G制式，又能向上兼容LTE700、LTE2600等4G制式的超寬帶天線。同時隨著建站空間的限制，小型化需求成為天線的發(fā)展趨勢，然而，隨著頻帶的拓寬，天線的尺寸也相應(yīng)地增大，造成了安裝的不便。

由于人們對基站天線的小型化、多系統(tǒng)、寬頻化需求日益加深，因此，有必要設(shè)計一種體積小且結(jié)構(gòu)緊湊，同時還具有較寬頻帶的天線輻射單元及應(yīng)用該天線輻射單元的基站天線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的旨在提供一種天線輻射單元，其具有小型化、低剖面和寬頻帶的特點。

本發(fā)明的另一目的旨在提供一種應(yīng)用上述的天線輻射單元的基站天線。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種天線輻射單元，包括底座、從所述底座邊緣上呈輻射狀延伸設(shè)置的四對饋電巴倫、以及圍合設(shè)置在所述四對饋電巴倫上的四個偶極子，每個所述偶極子包括一對輻射臂，每個輻射臂包括與饋電巴倫連接的第一端和遠離饋電巴倫的第二端，此外，還包括與多個偶極子中相鄰兩個偶極子相鄰的兩個輻射臂的第二端連接的水平加載件，以及與其余輻射臂中至少兩個相對的第二端耦合連接的至少一對垂向加載件。

具體地，所述輻射臂具有水平輻射面及與水平輻射面相連的側(cè)向輻射面。

進一步，所述水平加載件通過第一介質(zhì)絕緣片固定于所述輻射臂上，并且所述水平加載件固定于所述水平輻射面上方或下方。

可選地，所述水平輻射面與所述側(cè)向輻射面之間的夾角為直角或鈍角。

具體地，所述水平加載件沿輻射臂外側(cè)向下折彎，并且折彎角度大于60°且小于150°。

具體地，所述輻射臂的第一端沿水平輻射面向外延伸并向下折彎，折彎角度大于60°且小于150°。

具體地，每對所述垂向加載件通過一對第二介質(zhì)絕緣片分別與兩個偶極子的輻射臂第二端連接，且所述每對垂向加載件對稱設(shè)置。

可選地，所述四對偶極子組成的結(jié)構(gòu)呈圓環(huán)狀或方形。

具體地，每對饋電巴倫的兩個饋電巴倫平行且對稱設(shè)置，并且兩個巴倫各與一個偶極子的一個輻射臂連接。

本發(fā)明提供的一種多頻寬帶基站天線，包括至少一個低頻輻射單元和多個高頻輻射單元，所述低頻輻射單元為上述任意一項所述的天線輻射單元。

優(yōu)選地，所述至少一個低頻輻射單元與所述多個高頻輻射單元共軸組陣，并且所述低頻輻射單元中嵌套有所述高頻輻射單元。

優(yōu)選地，所述多個高頻輻射單元以至少三列的方式組陣，并且每列的高頻輻射單元共軸設(shè)置；所述低頻輻射單元以其內(nèi)嵌套有高頻輻射單元的方式設(shè)在高頻輻射單元組成陣列的中間列上。

進一步地，相鄰兩列高頻輻射單元錯位排布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明的天線輻射單元通過在偶極子輻射臂上設(shè)置水平加載件和垂向加載件將相鄰兩個偶極子相鄰輻射臂的第二端連接起來，從而可以增加輻射臂的諧振長度，進而縮短輻射臂的長度尺寸、縮小輻射單元的尺寸，同時也有效地提升了天線振子的帶寬。

2.由于采用水平加載件與垂向加載件，使得輻射單元具有不對稱性，可有效減小輻射單元極化間的互耦。

3.本發(fā)明的天線輻射單元通過在輻射臂上設(shè)置水平輻射面和側(cè)向輻射面，有效拓寬了偶極子上諧振電流路徑，減小了輻射單元口徑，且降低了輻射單元高度，進一步縮小了天線輻射單元的尺寸。

本發(fā)明的天線輻射單元，通過新穎的設(shè)計，實現(xiàn)了天線輻射單元低剖面、寬頻帶、小型化的設(shè)計，從而實現(xiàn)超寬帶多系統(tǒng)共用基站天線的小型化設(shè)計。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的立體圖；

圖2是圖1所示天線輻射單元的局部立體圖，示出輻射單元的主體結(jié)構(gòu)；

圖3是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的水平加載件的立體圖；

圖4是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的垂向加載件之一的立體圖；

圖5是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的垂向加載件之一的立體圖；

圖6是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的第一介質(zhì)絕緣片的立體圖；

圖7是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例一的第二介質(zhì)絕緣片的立體圖；

圖8是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的立體圖；

圖9是圖8所示天線輻射單元的局部立體圖，示出輻射單元的主體結(jié)構(gòu)；

圖10是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的水平加載件的立體圖；

圖11是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的垂向加載件之一的立體圖；

圖12是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的垂向加載件之一的立體圖；

圖13是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的與第一介質(zhì)絕緣片的立體圖；

圖14是本發(fā)明的天線輻射單元的實施例二的與第二介質(zhì)絕緣片的立體圖；

圖15是本發(fā)明的天線輻射單元組成的多頻超寬帶基站天線的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同的或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。若已知現(xiàn)有技術(shù)的詳細描述對于示出本發(fā)明的特征是不必要的，則將其簡要概述或省略。

眾所周知，由于天線的帶寬與阻抗有關(guān)，為了達到足夠的帶寬，要求阻抗的虛部即電抗越小越好，理想情況下，當電抗為零時，所述天線輻射單元之間可以實現(xiàn)較好的匹配。

為此，本發(fā)明的天線輻射單元通過巧妙的設(shè)計變相地延長偶極子的輻射臂，使得輻射臂的實際長度可以一定程度上縮短，從而縮小整個輻射單元的體積；同時，也可以使輻射單元阻抗的虛部的變化隨頻率的增長而變慢，從而保證所述天線具有較寬的帶寬。

實施例一

圖1至圖7共同示出本發(fā)明的天線輻射單元100，包括：底座20、四對饋電巴倫30、四個偶極子40、三個水平加載件50、一對垂向加載件70、80、三個第一介質(zhì)絕緣片60和一對第二介質(zhì)絕緣片90。

所述底座20呈環(huán)狀，所述四對饋電巴倫30從所述底座20邊緣呈輻射狀向外延伸設(shè)置，所述四個偶極子40(包括偶極子401～404)圍合設(shè)置在所述四對饋電巴倫30上，并且每對所述饋電巴倫30上連接有一個偶極子40。每個所述偶極子40包括一對相互分離的輻射臂，并且每個所述輻射臂包括與所述饋電巴倫連接的第一端和遠離饋電巴倫的第二端。以偶極子401為例，其包括輻射臂401a、401b，相應(yīng)地，分別具有第一端401a1、第二端401a2和第一端401b1、第二端401b2。

其中，每個所述水平加載件50借助一個所述第一介質(zhì)絕緣片60與相鄰兩個偶極子相鄰的兩個輻射臂的第二端連接；所述一對垂向加載件70、80借助所述一對第二介質(zhì)絕緣片90分別與剩下的兩個輻射臂的第二端連接，以實現(xiàn)每兩個相鄰輻射臂的耦合連接。

通過采用耦合方式(例如通過在輻射臂上加載水平加載件50或垂向加載件70、80)將相鄰兩個偶極子的相鄰輻射臂連接，變相地增加了輻射臂的諧振長度，也即相當于延長了輻射臂的長度。換句話說，在原本需要相同長度的輻射臂來進行信號輻射時，由于采用了加載件對兩個輻射臂進行耦合連接，與加載件連接的輻射臂的實際長度可以一定程度上縮短，從而縮小了整個輻射單元100的體積。同時因其中兩個輻射臂與另外六個輻射臂加載方式的不同，可打破輻射單元的對稱性，有效減小輻射單元極化間的互耦。

在另一個實施方式中，所述水平加載件可以只設(shè)有一個，而所述垂向加載件設(shè)有三對，也可以縮小輻射單元體積、保證天線具有較寬的帶寬并減小輻射單元極化間的互耦。

在另一個實施方式中，水平加載件可設(shè)有兩個，垂向加載件設(shè)有兩對，也能實現(xiàn)縮小輻射單元的體積，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。

此外，其中兩個相鄰偶極子的相鄰輻射臂通過一個水平加載件連接，另外兩個相鄰輻射通過垂向加載件連接，也能達到縮小天線輻射單元體積、保證帶寬及減小輻射單元極化間互耦的目的。

進一步地，每個所述輻射臂包括相互連接的水平輻射面和側(cè)向輻射面，以輻射臂401a為例，所述輻射臂401a具有水平輻射面401a3、側(cè)向輻射面401a4。通過在輻射臂上設(shè)置的水平輻射面和側(cè)向輻射面，有效拓寬偶極子40上諧振電流的路徑，從而實現(xiàn)減小輻射單元口徑、降低輻射單元高度，進一步縮小輻射單元100的體積。

優(yōu)選地，所述水平輻射面401a3與側(cè)向輻射面401a4的夾角為直角或鈍角。

四個所述偶極子40通過饋電巴倫30在底座20上依次設(shè)置，圍合成漏斗形閉合結(jié)構(gòu)，四個偶極子40以輻射對稱為構(gòu)造條件而圍繞同一幾何中心(即底座20的中心)設(shè)置，從而借助各偶極子的輻射臂呈現(xiàn)一包圍狀的輻射面。

優(yōu)選地，所述輻射臂皆為弧形臂，相應(yīng)地，所述水平加載件50、介質(zhì)絕緣片60、90均設(shè)成弧形，以與所有輻射臂共同圍合成一圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

在本實施方式中，所述水平加載件50可固定于所述水平輻射面的上方或下方。所述一對垂直加載件70、80對稱且較寬端面相對設(shè)置。

進一步地，所述輻射臂第一端沿水平輻射面向外延伸并向下折彎，用以調(diào)節(jié)偶極子的阻抗特性及交叉極化電平。其中，折彎角度在60°至150°之間，優(yōu)選為90°。

優(yōu)選地，所述水平加載件向輻射臂外側(cè)折彎伸出，折彎角度大于60°小于150°。

優(yōu)選地，每對饋電巴倫30中的兩個饋電巴倫相互平行，每個饋電巴倫30的一端和輻射臂相接，所述饋電巴倫30的另一端則與底座20相接，這一結(jié)構(gòu)不僅有效承載了偶極子的輻射臂，也避免了偶極子之間的相互干擾。

實施例二

參見圖8～圖14，圖8～圖14共同示出本發(fā)明的天線輻射單元100的另一種實現(xiàn)方式。在本實施方式中，所述天線輻射單元100與實施方式一的類似，不同之處在于，所述偶極子40的輻射臂為直臂，相應(yīng)地，所述水平加載件50、第一介質(zhì)絕緣片60、第二介質(zhì)絕緣片90的外形為矩形或近似矩形，以使四個偶極子共同圍合的結(jié)構(gòu)在垂直方向的投影為方形。

需要指出的是，在本發(fā)明中，所述水平加載件50和垂直加載件70、80的外形的改變及其在振子臂上位置的改變都不影響其產(chǎn)生的實際效果，因此皆視為未脫離本發(fā)明的實質(zhì)精神。

實施例三

在本實施例中，提供了一種應(yīng)用上述天線輻射單元的多頻寬帶基站天線，至少一個上述天線輻射單元作為低頻輻射單元，同多個高頻輻射單元共同組陣。

如圖15所示，所述多頻帶基站天線200中，所述低頻輻射單元A1、A2與高頻輻射單元B1、B2、B3、B4呈共軸組陣，所述高頻輻射單元B2與B4嵌套于所述天線輻射單元A1及A2中，而B1與B3則錯落設(shè)置在A1與A2所在的軸線上。高頻輻射單元C1、C2、C3、C4以及D1、D2、D3、D4分別設(shè)置在由A1、A2和B1、B2、B3、B4所組成的嵌套陣列的兩側(cè)，形成并肩組陣。

由于本發(fā)明的天線輻射單元采用了水平輻射面、側(cè)向輻射面及水平耦合、垂向耦合的非對稱設(shè)置，在減小所述天線輻射單元的口徑的同時，也能減小其對高頻輻射單元的影響，因此通過采用本發(fā)明的天線輻射單元進行多頻天線設(shè)計時，可以保證各頻段電性能的獨立性。

以上僅是本發(fā)明的部分實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)當作為本發(fā)明的保護范圍。