一种天线单元及基站天线的制作方法

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种天线单元及采用该天线单元的基站天线。

背景技术：

随着移动通信市场和技术的飞速发展，对基站天线提出了更高的要求，市场迫切需求小型化的基站天线。

利用加载高介电常数介质的手段来减小基站天线体积正是小型化基站天线的重要发展方向之一。目前，关于基站天线单元小型化的研究尽管较多，但都各自存在一定缺陷。

香港城市大学的LUK教授2006年发表的关于磁电偶极子这种新形式的天线单元的论文“A New Wideband Unidirectional Antenna Element”，就可以作为宽带的小型化天线单元用于基站天线，有学者在他的基础上进一步拓展，对磁电偶极子的馈电巴伦内填充介电常数为2￣3的介质材料，进一步实现了该种类型天线的小型化。然而，磁电偶极子这种形式的天线单元的双极化的设计和加工均较为困难，故当前鲜见其真正应用于基站天线的工业生产中。

美国专利US 20090179814A1给出了一种折合振子形式的双极化天线单元，该天线单元能实现在当前移动通信频段的宽频应用。中国专利CN 204144419 U在该专利的基础上做了改进，不仅保证了宽频应用，同时大大降低了天线单元的剖面高度，实现了天线的小型化，然而，该天线单元的振子面积相对常规同频天线单元扩大了许多，不仅不利于实现阵列中隔离度等指标，且与小型化的方向相悖。

技术实现要素：

本发明的首要目的旨在提供一种在保证天线指标的同时减小高度尺寸的天线单元。

本发明的另一目的旨在提供一种体积较小的基站天线。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种天线单元，可固定于反射板上用于信号发射或接收，其包括天线单元主体，所述天线单元主体包括用于信号发射或接收的辐射体及用于支撑并对辐射体馈电的馈电巴伦，还包括环绕所述馈电巴伦下端设置的介质环，所述介质环的介电常数为6～20。

进一步地，所述馈电巴伦高度小于1/6倍波长。

优选地，所述介质环的高度为1/13～1/11倍波长。

优选地，所述介质环的宽度小于1/2倍工作波长。

优选地，所述介质环的形状为旋转对称的多边形环状或圆环状。

优选地，所述介质环的几何中心与所述天线单元主体的几何中心在反射板上的投影相互重合。

优选地，所述辐射体包括两幅相互正交的对称振子，所述每副对称振子包括两个处于同一水平面上的辐射臂。

一种基站天线，包括上述的天线单元。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明的天线单元，相对常规天线单元高度为1/4倍工作波长，利用高介电常数材料加载在馈电巴伦四周的方法，能在满足原有天线单元的阻抗带宽和各项辐射性能参数的前提下，有效降低天线单元的高度至1/6倍波长以下，同时不增加原有天线单元的面积，有利于实现天线的小型化，且结构简单容易安装。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/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为本发明天线单元一实施例的立体图；

图2为图1所示天线单元的分解图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明的天线单元1，可安装于金属反射板(未标号，下同)上，用于发射和接收通讯信号。

所述天线单元1包括天线单元主体10及环绕天线主体10底部设置的介质环20。所述天线单元主体10包括辐射体110及支撑辐射体110并为其馈电的馈电巴伦120，所述介质环20环绕所述馈电巴伦120的下端设置，并且所述介质环20的介电常数为6～20。

对于常规的对称振子类型的基站天线单元来说，其振子面距离金属反射板的高度一般为1/4个工作波长，即馈电巴伦的高度为1/4个工作波长。当高度小于1/4个工作波长时，金属反射板对天线单元的近场反射就会很剧烈，从而导致天线单元的阻抗变化剧烈，阻抗带宽变差。本发明提供的天线单元1通过在辐射体110与反射板之间加载介质环20等效加长所述辐射体110与反射板之间的距离，有效降低天线单元1的剖面高度至1/6个工作波长以下，即使馈电巴伦120的高度小于1/6个工作波长，节约天线成本和天线所占的空间，实现低剖面的小型化基站天线。

同时，在不增加天线单元面积的前提下，加载介质环20可降低天线的谐振频率，抵消因为振子剖面高度降低引起的谐振频率上移，并且由于振子面距离反射板的等效电长度增加，从而削弱底板(即金属反射板)反射造成的阻抗带宽变差的现象，保证电路参数和辐射参数性能稳定，以使所述天线单元1可适用于包括智能天线在内的各类实际使用的基站天线。

需要说明的是，介质环20的介电常数取6～20之间时，能够保证其发挥等效增加辐射体110与反射板的高度的作用，同时，防止减弱所述天线单元1的增益以及对天线整体的阻抗带宽产生影响，以确保天线良好的阻抗带宽。

另外，一般情况下，馈电巴伦120不仅起支撑和馈电作用，还起到一定阻抗变换的作用，因此，将所述介质环20环绕固定于所述馈电巴伦120的四周实际上是将其置于馈电巴伦120的外部，可降低所述介质环20对馈电巴伦120内部馈电结构的影响。

优选地，所述介质环的高度为1/13～1/11倍工作波长。在本发明中，所述介质环20的实际高度可根据所需加载的介质环20的基站天线优化设计。

优选地，所述介质环的宽度小于1/2倍工作波长。在本发明中，所述介质环20的实际宽度可根据所需加载介质环20的基站天线优化设计。

通过合理地设计高介电常数的介质环20的高度和宽度，可使得该天线单元1的各项辐射参数满足基站天线的要求。

可选地，所述介质环20的形状为旋转对称的多边形环状或圆环状。一般地，所述馈电巴伦120包括支撑柱，所述支撑柱上端与辐射体110相接，以使所述馈电巴伦实现馈电的作用，下端固定于所述反射板上，因此，将所述介质环20设计为多边形环状或圆环状，可避开天线单元1中馈电巴伦120的支撑柱且使得所述介质环20容易安装。

优选地，所述介质环20的几何中心与天线单元主体10的几何中心在反射板上的投影相互重合。

优选地，所述辐射体110包括两副正交的对称振子(未标号，下同)，所述每副对称振子包括两个处于同一水平面上的辐射臂。

所述两副对称振子以极化方向相互正交安装形成一个呈中心对称关系的整体结构，所述每副对称振子由两个处于同一平面上且关于同一轴线对称设置的辐射臂(未标号，下同)组成，每个所述辐射臂结构相同，并装设在同一参考面(平行于反射板)上，构成一辐射面(也即上述振子面)。

此外，本发明还涉及一种采用上述天线单元的基站天线(未示出)。由于采用上述天线单元，其具有高度低，体积小的特点。

综上所述，本发明提供的天线单元1通过使用高介电常数材料的介质环20有效降低天线单元的剖面高度至1/6个工作波长以下，有利于实现基站天线的小型化：一方面，所述介质环能在不增加常规天线单元面积的前提下，降低天线的谐振频率，抵消因为振子剖面高度降低引起的谐振频率上移，并且，由于振子面与反射板的等效长度增加，从而削弱反射板反射造成的阻抗带宽变差的现象。另一方面，通过合理设计高介电常数介质环的大小和形状，能使得所述天线单元的各项辐射参数满足基站天线的要求。

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