偶极臂的制作方法

本公开总体上涉及蜂窝基站天线，更具体地涉及用于蜂窝基站天线的低频带辐射器的偶极臂。

背景技术：

蜂窝通信系统通过基站将用户的蜂窝设备连接到无线网络。基站包括与用户进行双向射频通信的基带设备、无线电设备和天线。基站天线可以安装在塔上或其他升高结构上，并且产生向外的辐射束以服务相应的地理区域。

多频带基站天线是设计成在两个或更多个蜂窝频带上运行的基站天线。例如，双频带基站天线至少包括一个或多个低频带辐射器和一个或多个高频带辐射器。一种已知的低频带辐射器具有中心馈电部、以及布置在中心馈电部上的偶极或偶极对。每个偶极包括具有一定长度的一对偶极臂。如图1A和1B所示，偶极臂100’包括中心轴110’和沿中心轴110’间隔开的多个中空管120’。中心轴110’包括杆部111’和从杆部111’径向向外伸出的多个圆形凸缘112’，凸缘112’和杆部111’一体成形。中空管120’通过每个中心管120’的底部与相应一个凸缘112’接合而固定至中心轴110’。

中心轴110’的杆部111’和凸缘112’通过数控车床的切削一体成型，生产成本高。中心轴110’在高速切削期间容易发生变形，导致加工困难，废品率高。另外，车床加工需要削去大量的原料，物料使用率低。

中空管120’通过原材料挤压成型、切割成段，然后每根中空管的底部部分以高精度进行加工。因此，这导致中空管120’的制造费时费力，生产成本高。

每根中空管120’的底部通过轧制装配至中心轴110’的相应凸缘112’。轧制工艺效率低，并且有时易在中空管120’的内表面和相应凸缘112’的外表面之间产生不紧密的贴合，这会影响天线的后续性能参数。

技术实现要素：

本公开的目的之一是提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的偶极臂组件。

根据本公开的一个方案，一种用于蜂窝基站天线的低频带辐射器的偶极臂包括：中心轴；和至少一个筒体，所述筒体具有第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的周壁，第一端具有端壁，所述端壁上设有接合部，所述筒体通过接合部与中心轴接合并且围绕中心轴设置。

在一个实施例中，第二端向外敞开。

在一个实施例中，所述至少一个筒体的横截面为圆形或椭圆形。

在一个实施例中，所述至少一个筒体包括金属材料。

在一个实施例中，所述至少一个筒体包括沿中心轴轴向地间隔开的多个筒体。

在一个实施例中，所述多个筒体具有相同的结构或者不同的结构。

在一个实施例中，所述多个筒体具有相同的直径或不同的直径，并且具有相同的轴向长度或不同的轴向长度。

在一个实施例中，所述多个筒体沿中心轴具有依次增大的轴向长度。

在一个实施例中，所述多个筒体的第二端朝同一方向向外敞开。

在一个实施例中，所述至少一个筒体通过接合部与中心轴机械接合和电连接。

在一个实施例中，接合部包括设置在端壁中心的孔，中心轴穿过所述孔。

在一个实施例中，接合部包括围绕孔沿轴向从端壁向内延伸的突出部。

在一个实施例中，突出部沿轴向向内延伸的距离小于周壁的轴向长度。

在一个实施例中，突出部沿轴向向内延伸的距离小于周壁的轴向长度的二分之一。

在一个实施例中，突出部沿轴向向内延伸的距离小于周壁的轴向长度的四分之一。

在一个实施例中，孔和突出部具有与中心轴的尺寸和形状匹配的截面。

在一个实施例中，中心轴通过过盈配合装配在突出部中。

在一个实施例中，中心轴的横截面具有相同的形状。

在一个实施例中，中心轴的横截面为圆形、多边形或椭圆形。

在一个实施例中，中心轴由铝、铝合金或其他金属材料制成。

在一个实施例中，筒体和中心轴之间的空间完全填充或部分填充电介质材料。

在一个实施例中，偶极臂具有大致四分之一波长(λ/4)或半波长(λ/2)的长度。

在一个实施例中，所述偶极臂和第二偶极臂和中心馈电部一起组合形成低频带辐射器，低频带辐射器是蜂窝基站天线的一部分。

在一个实施例中，相邻的筒体被定位成形成射频扼流器，所述射频扼流器中断来自包括在蜂窝基站天线中的高频带辐射器的电流。

根据本公开的另一个方案，一种用于制造偶极臂的方法包括：挤压金属原料形成柱体，并将柱体切割成段，以形成中心轴；深冲金属原料，形成至少一个筒体，所述筒体具有第一端、第二端和位于第一端与第二端之间的周壁，第一端具有端壁，所述端壁上设有接合部；利用接合部，将中心轴和所述至少一个筒体装配在一起。

附图说明

在结合附图阅读下文的具体实施方式后，将更好地理解本公开的多个方面，在附图中：

图1A和1B是现有偶极臂的立体图和剖视图；

图2是双频带蜂窝基站天线的一部分的示意图；

图3A和3B是根据本公开实施例的偶极臂的立体图和剖视图；

图4是根据本公开实施例的偶极臂的中心轴的立体图；和

图5A和5B是根据本公开实施例的偶极臂的筒体的立体图和剖视图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的若干实施例。然而应当理解的是，本公开可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。说明书使用的用辞“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应当解释为包括X和Y。本说明书使用的用辞“在大约X和Y之间”的意思是“在大约X和大约Y之间”，并且本说明书使用的用辞“从大约X至Y”的意思是“从大约X至大约Y”。

在说明书中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

在说明书中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用辞可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用辞除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

下文将公开双频带蜂窝基站天线的低频带辐射器。以下的描述将公开大量的特定细节，包括偶极臂的形状和材料、以及电介质材料等。但是，本领域技术人员应当清楚的是，在不背离本公开的范围和精神的情况下，可以对上述细节提出各种修改方案和/或替代方案，并且也可以省略某些细节。

在一些实施例中，低频带可以是指诸如698～960MHz的频带或其一部分，而高频带可以是指诸如1710MHz～2690MHz的频带或其一部分。然而，本公开不限于这些频带。例如，低频带还可以包括例如600MHz的低频率，和/或高频带还可以包括例如1400MHz的高频率。“低频带辐射器”是指被构造成在低频带下运行的辐射器，而“高频带辐射器”是指被构造成在高频带下运行的辐射器。在整个本公开中，“双频带”至少包括一个低频带和一个高频带。还应该理解的是，术语“双频带天线”不仅是指在低频带和高频带下运行的天线，而且还指在一个或多个额外的频带(例如，3.5GHz的频带或5Ghz的频带)下运行的天线。

本公开的实施例整体上涉及双频带蜂窝基站天线。双频带天线的使用可以让蜂窝通信系统的运营商能够使用单一类型的天线来覆盖多个频带，这允许运营商减少其网络中的天线数量，从而降低塔体租用成本，同时加快市场化的能力。双频带蜂窝基站天线支持多个频带和技术标准。

更特别地，本公开的实施例涉及用于蜂窝基站的双频带天线。在一些实施例中，双频带天线可以构造成在698MHz～960MHz的低频带或其一部分以及1710MHz～2690MHz的高频带或其一部分下运行。

图2示出双频带蜂窝基站天线1的一部分的示意图。双频带蜂窝基站天线1包括多个低频带辐射器10(图2中仅示出一个)和多个高频带辐射器20。在所示的示例中，高频带辐射器20包括按照2X2矩阵排列的四个高频带辐射器，并且一个低频带辐射器10插置在四个高频带辐射器之间。

如图2所示，低频带辐射器10包括十字形的中心馈电部11、以及呈-45度倾斜的偶极12和呈+45度倾斜的偶极13，所述呈-45度倾斜的偶极和呈+45度倾斜的偶极布置在中心馈电部11上且相互垂直。中心馈电部11包括两个交叉互锁的印刷电路板(PCB)，在每块PCB上形成用于呈-45度倾斜的偶极12和呈+45度倾斜的偶极13的馈电线。中心馈电部11将呈-45度倾斜的偶极12和呈+45度倾斜的偶极13支撑在天线1的反射板上方的一定高度处，优选为四分之一波长(λ/4)的高度处。

四个高频带辐射器20分别布置在四个象限周围。通过重复图2所示的图案，可以构成整个基站天线1。

呈-45度倾斜的偶极12包括具有一定长度的一对偶极臂12A和12B，而呈+45度倾斜的偶极13包括具有一定长度的一对偶极臂13A和13B。偶极臂12A和12B可以具有与偶极臂13A和13B相同或者不同的长度。在一些实施例中，偶极臂12A、12B、13A和13B可以具有大致四分之一波长(λ/4)或半波长(λ/2)的长度，但是本公开的实施例并不局限于此。

图3A和图3B示出用于蜂窝基站天线1的低频带辐射器10的偶极臂100，其可用于实现图2所示的偶极臂12A、12B、13A和13B中的任一个。偶极臂100包括中心轴110和多个筒体120，所述多个筒体120沿中心轴110轴向地间隔开、并且围绕中心轴110布置。在所示的示例中，偶极臂100包括三个筒体120a、120b和120c，但是可以预期的是，偶极臂100可以包括多于三个或少于三个的筒体120。

图3A和图3B中示出的偶极臂布置方案沿偶极臂100的长度产生了一系列同轴RF扼流器。具体来说，筒体120a和筒体120b之间的间隙作为第一同轴扼流器，并且筒体120b和筒体120c之间的间隙作为第二同轴扼流器。这些间隙可以中断高频带辐射器发射的RF信号电流。因此，由高频带辐射器发射的RF能量将不在偶极臂100上流动，由此低频带辐射器对高频带辐射器的辐射图案不产生影响或几乎不产生影响。换句话说，筒体120用于沿偶极臂100形成一系列的RF扼流器，这使得偶极臂对于高频带中的RF能量是几乎不可见的。

在一些实施例中，筒体120和中心轴110之间的空间可填充空气。作为替代方案，筒体120和中心轴110之间的空间可完全填充或部分填充固体或泡沫状的电介质材料。

如图4所示，中心轴110呈笔直的柱状，并且由铝、铝合金或其他金属材料制成。中心轴110的横截面为圆形；但是可以预期的是，中心轴110的横截面也可以呈多边形或椭圆形等形状。中心轴110可以具有恒定的横截面。例如，在中心轴110具有圆形横截面的实施例中，横截面的直径可以沿着中心轴110的整个长度是恒定的。在一些实施例中，中心轴110安装到中心馈电部111的端部可以具有与中心轴110的其他部分不同的横截面，以便于将中心轴110安装到中心馈电部111上。在一个示范性实施例中，中心轴110的长度可以介于99mm至104mm之间，直径为3.0mm。

如图5A和5B所示，每个筒体120具有两端、以及位于两端之间的周壁125。每个筒体120的一端具有端壁121，而另一端向外敞开。筒体120可以由铝、铝合金或其他金属材料制成。每个筒体120具有圆形的横截面；但是可以预期的是，在其他实施例中，筒体120可以代替地具有椭圆形、矩形等的横截面。端壁121上设有与中心轴110机械接合和电连接的接合部122。

在一些实施例中，接合部122包括设置在端壁121中心的孔123、以及围绕孔123沿轴向从端壁121向内延伸的突出部124。孔123和突出部124可以具有与将安装筒体120的中心轴110的相应部分的尺寸和形状匹配的截面，由此在筒体120安装在中心轴110上时，中心轴110能够穿过突出部124和/或孔123，并且中心轴110的外表面紧密贴合突出部124的内表面。突出部124沿轴向向内延伸的距离小于周壁125的轴向长度，在一些实施例中小于周壁125的轴向长度的二分之一，在另一些实施例中小于周壁125的轴向长度的四分之一。

多个筒体120可以具有相同或者不同的结构。在一些实施例中，如图5A和5B所示，筒体120c的周壁125上设有孔口126和切口127，用于与中心馈电部111的PCB组件进行连接和固定；而筒体120a和120b的周壁上不设有任何孔口和切口。

多个筒体120可以具有相同或不同的直径、以及相同或不同的轴向长度。在一些实施例中，多个筒体120可以具有相同的直径(例如，16.0mm)、但不同的轴向长度，例如，筒体120c的轴向长度(例如，31.5mm)大于筒体120b的轴向长度(例如，28.5mm)，并且筒体120b的轴向长度大于筒体120a的轴向长度(例如，25.5mm)。

总体来说，筒体120和中心轴110具有优化的尺寸，使得高频带辐射器20的辐射图案较大程度上不受低频带辐射器10的影响。

下面结合图3A-3B介绍偶极臂100的生产方法。首先，挤压金属原料形成柱体，并将柱体切割成段，以形成中心轴110。深冲金属原料形成多个筒体120a、120b和120c。然后，以多个筒体120的开口朝向同一方向的方式，将中心轴110插入筒体120a、120b和120c的突出部中，并且利用中心轴110的外表面和突出部124的内表面之间的过盈配合，将中心轴110和筒体120a、120b和120c装配在一起，从而形成偶极臂100。

本公开的偶极臂100适于大批量自动化生产，质量稳定性高，并且能够实现更好的无源互调(PIM)变形性能。

虽然已经描述了本公开的示范实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范实施例进行多种变化和改变。因此，所有变化和改变均包含在权利要求所限定的本公开的保护范围内。本公开由附加的权利要求限定，并且这些权利要求的等同物也包含在内。