低频辐射单元、天线及基站系统的制作方法

本实用新型涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元、采用该低频辐射单元的天线及基站系统。

背景技术：

随着移动通信行业的发展，人们对移动网络的要求逐步提高，在当前2G、3G和4G网络共存的大环境下，双高低频基站天线成为运营商的主流型号。为了实现双高低频基站天线小型化，天线需要在有限底板宽度内并排排布两列高低频辐射单元，每列低频辐射单元与高频辐射单元采用共轴方式，即低频辐射单元和高频辐射单元按一定比例间隔组阵，部分高频辐射单元嵌套在低频辐射单元的内部，高低频阵列的轴重合，这种共轴方式的布局导致高低频阵列之间的互相耦合严重，电气性能显著变差，尤其是比低频辐射单元高度低的高频辐射单元。此外，随着底板宽度越来越窄，两列低频辐射单元间距越来越小，相互之间的耦合度变强，相互影响较大，尤其会相互影响其水平面的辐射指标。

因此，如何合理设计低频辐射单元的结构和尺寸，来减小辐射单元之间的互相耦合，是对兼容2G、3G和4G频段的双高低频天线亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的首要目的旨在提供一种结构紧凑的低频辐射单元，减小尺寸的同时能保证其电气性能良好。

本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述低频辐射单元的天线，降低双高低频天线中辐射单元之间的相互耦合。

本实用新型的又一目的在于提供一种基站系统，采用上述天线。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种低频辐射单元，包括底座、安装在所述底座上的四个巴伦以及由所述四个巴伦分别支撑的四个偶极子，每个偶极子包括一对单元臂，所述单元臂包括一端与所述巴伦连接的第一连接臂，以及与所述第一连接臂另一端连接的弯折臂，所述弯折臂包括依次连接且分别沿平面延伸的第一弯折段、中间段和第二弯折段，所述第一弯折段与所述第二弯折段轴对称设置，所述第一弯折段与所述第一连接臂连接且其夹角为钝角。

优选的，所述单元臂还包括与所述连接臂垂直设置并与所述第二弯折段末端连接的垂直调谐臂。

进一步的，所述弯折臂朝向偶极子上表面或者下表面的方向弯折。

进一步的，所述弯折臂朝向靠近或远离所述底座中心的轴线方向弯折。

进一步的，所述单元臂中设置有两个弯折臂，两个弯折臂之间连接有第二连接臂，所述垂直调谐臂与远离巴伦的一个弯折臂的第二弯折段连接。

优选的，所述中间段突出所述连接臂的距离不大于所述连接臂的厚度的两倍。

优选的，所述垂直调谐臂的宽度大于所述弯折臂的宽度且小于所述弯折臂的宽度的两倍。

一种天线，包括反射板，以及排列设置在所述反射板上的多个上述低频辐射单元和高频辐射单元。

优选的，所述反射板上设有至少两列低频辐射单元，相邻两列低频辐射单元之间设置有与所述反射板连接的隔板。

一种基站系统，包括上述的天线。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

1.本实用新型提供的低频辐射单元设置有弯折臂可以减小偶极子的单元臂的水平长度和垂直长度，从而减少对同排相邻以及嵌套于其内的高频辐射单元的影响，也减少并排相邻低频辐射单元的相互耦合。低频辐射单元的垂直调谐臂可以解决弯折臂带来的输入阻抗变小，容性电抗变大的问题。

2.本实用新型提供的天线实现低频辐射单元在电气性能良好的前提下，可以减少天线中高低频和双低频辐射单元之间的互相耦合，而且结构灵活可变、尺寸小、可靠性高，能更好应用于双高低频基站系统。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/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为本实用新型低频辐射单元的第一种实施例的立体图；

图2为图1所示低频辐射单元的主视图；

图3为本实用新型低频辐射单元的第一个实施例的单元臂的主视图；

图4为本实用新型低频辐射单元的第一个实施例的单元臂的俯视图；

图5为本实用新型低频辐射单元的第二个实施例的立体图；

图6为本实用新型的天线的立体图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1至图5共同示出了本实用新型的低频辐射单元1，用于安装在图6的天线1000的反射板3上，进行通信信号的辐射和接收。所述低频辐射单元1包括底座10、安装在所述底座10上的四个巴伦11以及由所述四个巴伦11分别支撑的四个偶极子12，所述四个偶极子12形状大小相同，均用于发射和接收通信信号。具体的，所述四个偶极子12、四个巴伦11及底座10形成以底座10为碗底、四个偶极子12为碗口的碗状结构，相邻的两个巴伦11均匀间隔设置并从碗底延伸到碗口，且在本实施例中，碗口的形状为圆形或者类似正方形。

如图1和图2所示，每个偶极子12包括一对单元臂13。每个所述单元臂13均包括一端与所述巴伦11连接的第一连接臂131，以及与所述第一连接臂131另一端连接的弯折臂132。所述弯折臂132向偶极子12下表面的方向弯折。

具体地，如图3所示，所述弯折臂132包括依次连接的第一弯折段1321、中间段1322和第二弯折段1323，所述第一弯折段1321与所述第二弯折段1323轴对称设置，所述第一弯折段1321与所述第一连接臂131的夹角θ为钝角。

本实用新型中，每个单元臂13的所述第一连接臂131、第一弯折段1321、中间段1322、第二弯折段1323分别沿平面延伸，以在各自上表面形成辐射面，进而与其他单元臂13的相应辐射面组成该低频辐射单元1的辐射面。

由于第一连接臂131上连接有弯折臂132可以一定程度上延长单元臂13的水平和垂直方向上的长度，使得单元臂13的实际水平长度可以设置得更短，从而使得低频辐射单元1的结构更为紧凑、体积更小，有利于天线的小型化。同时，由于水平方向的尺寸减小，有利于减小并排相邻低频辐射单元的相互耦合。

参见图5，在其他实施例中，所述弯折臂132也可以朝向偶极子12上表面的方向弯折。应当理解的是，在其他实施方式中，所述弯折臂131还可以向靠近或远离所述底座10中心的轴线方向弯折。

优选的，所述中间段1322突出所述连接臂131的距离H2不大于所述连接臂131的厚度H1的两倍。

进一步的，所述弯折臂132远离巴伦11的一端即第二弯折段1323连接有垂直调谐臂133，以减少设置弯折臂132带来的输入阻抗变小，容性电抗变大的问题。

在其他实施例中，所述单元臂13中可以设置多个弯折臂132，相邻两个弯折臂132之间连接有第二连接臂134，所述垂直调谐臂133与远离巴伦11的一个弯折臂132的末端连接。

优选的，一个单元臂13上设置的弯折臂132的个数为一个或者两个，当一个单元臂13中的弯折臂132的个数n增加时，弯折结构之间的间隙会越小，电磁耦合会变得严重，导致天线的输入阻抗会随之变小，输入电抗的容性会更大，辐射单元的阻抗很难与75Ω的激励源匹配。为了减小弯折臂132之间的电磁耦合带来的影响，优选的，所述垂直调谐臂133的宽度L5大于所述弯折臂132的宽度L4，并且小于所述弯折臂132的宽度L4的两倍，从而实现偶极子12与75Ω激励源良好匹配。本领域技术人员可以根据实际需要，调节垂直调谐臂133的宽度来提高天线输入阻抗，并且抵消容性电抗，实现偶极子与激励源的良好匹配。

第一弯折段1321和第二弯折段1323的弯折结构能缩小偶极子12的弯折臂132的长度L2以及垂直调谐臂133的长度L3，通过Ansoft HFSS软件仿真验证，当第一弯折段1321和第二弯折段1323的长度为L1时，弯折臂132的水平长度L2或者所述垂直调谐臂133的长度L3能缩短为0.25*n*(L1-L1*COS|180°-θ|)。

此外，如图6所示，本实用新型还涉及一种采用上述低频辐射单元1的天线1000，其具有体积小、性能好的特点。

所述天线1000包括反射板3，排列设置在所述反射板3上的多个低频辐射单元1和高频辐射单元2，所述高频辐射单元2嵌套于低频辐射单元1内或均匀安装于每两个低频辐射单元1之间。应当理解的是，在本实用新型中，低频辐射单元1和高频辐射单元2的数量是不作限定的。

优选的，所述高频辐射单元2和低频辐射单元1分别以阵列的方式布设在反射板3上，以分别构成高频阵列和低频阵列。

优选的，该天线1000包括两列并排设置的低频阵列，每个低频阵列包括多个所述低频辐射单元1，每个低频辐射单元1内嵌套有一个高频辐射单元2，相邻两个低频辐射单元1之间设有一个高频辐射单元2。

进一步地，两个低频阵列之间设有与反射板3连接的隔板4，用于减小相邻两个低频阵列间的耦合。

由于，所述低频辐射单元1的单元臂13上设置有弯折臂132，能缩短第一连接臂131的水平尺寸L2以及垂直调谐臂133的垂直尺寸L3，从而实现低频辐射单元1的小型化，并减少对同排相邻以及嵌套其内的高频辐射单元2的影响，也减少与并排相邻低频辐射单元1之间的相互耦合，因而具有较优的电气性能。同时，低频辐射单元1的尺寸减小，减小了天线1000厚度方向的尺寸，缩小了所述天线1000的体积。

具体的，由于第一连接臂131的水平尺寸L2变短，能相对拉远低频辐射单元1与同列相邻高频辐射单元2和并排相邻低频辐射单元1之间的距离，有效减小低频辐射单元1对同列相邻高频辐射单元2和并排相邻低频辐射单元1的影响，尤其是对高频辐射单元2的驻波和隔离的影响，以及并排相邻低频辐射单元1的水平面辐射方向图的影响。此外，由于垂直调谐臂133的垂直尺寸L3变短，能相对拉远低频辐射单元1的垂直调谐臂133与嵌套在其内的高频辐射单元2的距离，明显减小低频辐射单元1对其内部嵌套的高频辐射单元2的影响，尤其是对驻波和隔离的影响。

本实用新型还进一步公开了一种采用上述天线1000的基站系统(图未示)，所述天线1000实现低频辐射单元1在电气性能良好的前提下，可以降低天线100中高低频和双低频辐射单元之间的互相耦合，而且结构灵活可变、尺寸小、可靠性高，能更好应用于双高低频基站系统。

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