低频辐射单元及基站天线的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元及基站天线。

背景技术：

随着无线通信快速发展，频谱数量不断增加，基站规模及数量不断增加，站点困难、安装不便等问题日益显现。基站天线作为无线接入关键设备，多频多系统及小型化成为其主要发展方向。多频天线的低频段可以包括gsm900频带，其工作在880～960mhz，低频段还可包括工作于790～880mhz的800m频带、694～790mhz的700m频带。多频天线的高频段可以包括工作于1710～1880mhz的gsm1800频带、工作频率1920～2170mhz的umts频带、工作频率2500～2700mhz的lte2600频带以及工作在3.3～3.8g的tdd3.5g频带。

由于站点资源紧张，要求上述多频多系统天线必须实现小型化，一副天线实现所有频带，且尺寸不能大幅增加。但是上述天线在实现上存在困难，不同频段的辐射单元之间存在严重耦合干扰，会造成辐射性能恶化，严重影响网络性能，其中影响比较明显的为低频段辐射单元对高频辐射性能的干扰。现有技术多采用十字振子进行嵌套组阵，但是存在尺寸偏大及馈电复杂等问题，且成本偏高。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种低频辐射单元及基站天线，所述低频辐射单元具有滤波功能，在高低频天线嵌套组阵时，能够有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，并且能够实现天线尺寸小型化。

为了实现上述目的，本发明提供一种低频辐射单元，包括介质基板、辐射体和馈电巴伦；所述辐射体包含两个正交分布的偶极子，分别在所述介质基板的±45°方向上分布放置，两个所述偶极子的辐射臂分别由垂直线路和水平线路组成并共同构成十字形线路，所述垂直线路和所述水平线路的末端通过圆弧线路连接，所述圆弧线路中间设有多段弯折线路；所述馈电巴伦呈正交结构，所述馈电巴伦的底部连接馈电网络，所述馈电巴伦的顶部连接所述辐射体。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述弯折线路包括两条纵向线段和一条横向线段，两条所述纵向线段的上端分别与圆弧线路连接，两个所述纵向线段的下端分别与所述横向线段的两端连接；所述弯折线路等效为lc并联电路，所述弯折线路本身等效为电感结构，所述弯折线路的两条所述纵向线段之间的缝隙等效为电容结构。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述弯折线路的口径小于所述圆弧线路的口径。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述辐射臂的所述垂直线路和所述水平线路的长度相等，且长度均为0.15～0.2λ，所述λ为所述低频辐射单元的工作频段的波长。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述馈电巴伦由两个正交组合的线路板构成，每个所述线路板包括有介质片，所述介质片的正面分布设有馈电线路，所述介质片的背面覆盖设有地面；所述馈电线路与所述地面耦合连接，所述馈电线路的底部连接所述馈电网络，所述馈电线路的顶部与所述辐射体馈电连接。

根据本发明所述的低频辐射单元，还包括有位于所述馈电巴伦底部的接地片；

所述地面的底部与所述接地片连接，所述地面的顶部与所述辐射体馈电连接。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述接地片包括接地介质片以及所述接地介质片背部的接地层，所述馈电巴伦的所述地面的底部穿过所述接地介质片并与所述接地层连接。

根据本发明所述的低频辐射单元，所述线路板包括第一线路板和第二线路板，所述第一线路板上设有第一嵌合槽，所述第二线路板上设有第二嵌合槽；所述第一线路板和所述第二线路板分别通过所述第一嵌合槽和所述第二嵌合槽相互嵌合成正交结构。

本发明还提供一种基站天线，包括有反射板，所述反射板上分布设有多个高频辐射单元和多个如任一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元嵌套插入所述高频辐射单元的中间。

根据本发明所述的基站天线，多个所述低频辐射单元组成至少一列低频线阵，多个所述高频辐射单元组成至少一列高频线阵；所述低频线阵嵌套插入所述高频线阵的中间；和/或

相邻两个所述高频辐射单元之间的第一间距为0.8～1λ，相邻两个所述低频辐射单元之间的第二间距为0.7～0.9λ，且所述第一间距和所述第二间距的比值为1/2，所述λ为所述低频辐射单元的工作频段的波长。

本发明低频辐射单元包括介质基板、位于介质基板上的辐射体和位于辐射体下的馈电巴伦；辐射体包含两个正交分布的偶极子，馈电巴伦也对应呈正交结构；两个偶极子的辐射臂分别由垂直线路和水平线路组成并共同构成十字形线路，垂直线路和水平线路的末端通过圆弧线路连接，所述圆弧线路可作为十字形线路的电流延伸路径，能够有效提升单元增益，在增益不变的情况下缩小口径，可以用于实现天线小型化。并且，所述圆弧线路中间设有多段弯折线路，所述弯折线路可实现对高频感应电流的抑制作用，能够有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响。借此，本发明低频辐射单元具有滤波功能，在高低频天线嵌套组阵时，能够有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，并且能够实现天线尺寸小型化。

附图说明

图1是本发明优选低频辐射单元的立体结构示意图；

图2为本发明优选低频辐射单元的辐射体的正面结构示意图；

图3a为本发明优选辐射体的十字形线路的正面结构示意图；

图3b为本发明优选辐射体的圆弧线路的正面结构示意图；

图4a为本发明优选辐射体的圆弧线路局部结构的放大示意图；

图4b为图4a所示圆弧线路局部结构的等效电路图；

图5a为本发明优选辐射单元的馈电巴伦的立体结构示意图；

图5b为本发明优选馈电巴伦的第一线路板的正面结构示意图；

图5c为本发明优选馈电巴伦的第二线路板的正面结构示意图；

图5d为本发明优选馈电巴伦的第二线路板的背面结构示意图；

图6为本发明优选基站天线的立体结构示意图；

图7为本发明优选基站天线的正面结构示意图。

附图标记：

低频辐射单元100；介质基板10；辐射体20；

垂直线路21；水平线路22；圆弧线路23；

弯折线路24；纵向线段241；横向线段242；

馈电巴伦30；介质片31；馈电线路32；

地面33；第一线路板310；第一嵌合槽311；

第二线路板320；第二嵌合槽321；接地片40；

基站天线200；反射板300；高频辐射单元400。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

图1～图5示出了本发明低频辐射单元100的优选结构，所述低频辐射单元100包括介质基板10、位于介质基板10上的辐射体20以及位于辐射体20下方的馈电巴伦30。辐射体20(或称振子)包含两个正交分布的偶极子，分别在介质基板10的±45°方向上分布放置，形成±45°两个极化，构成双极化辐射单元。所述两个偶极子的辐射臂分别由垂直线路21和水平线路22组成并共同构成十字形线路，垂直线路21和水平线路22的末端通过圆弧线路23连接，所述圆弧线路23可作为十字形线路的电流延伸路径，能够有效提升单元增益，在增益不变的情况下缩小口径，可以用于实现天线小型化。所述圆弧线路23中间设有多段弯折线路24，所述弯折线路24可实现对高频感应电流的抑制作用，能够有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响。所述馈电巴伦30呈正交结构，馈电巴伦30的底部连接馈电网络，馈电巴伦30的顶部连接辐射体20，即馈电巴伦30的顶部与辐射体20馈电连接。

本发明低频辐射单元100在高低频天线嵌套组阵的基站天线中，能够有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响，实现低频辐射单元100对高频信号的滤波功能，并且可实现天线尺寸小型化。

如图2和图3a所示，所述辐射体20的两组偶极子的辐射臂中间线路构成十字形线路，如图2和图3b所示，所述辐射体20的两组偶极子辐射臂末端线路构成圆弧线路。圆弧线路可作为中间十字形线路的电流延伸路径，可有效提升单元增益，同时能够扩宽低频辐射单元100的阻抗带宽，改善驻波比。

如图4a和图4b所示，所述圆弧线路23中间设有多段较细的弯折线路24，即所述弯折线路24的口径小于圆弧线路23的口径。实现对高频感应电流的抑制作用，能够有效降低对高频单元辐射性能的影响。相比传统十字型振子，该结构可以在增益不变的情况下缩小口径，可用于实现天线小型化。

如图4a和图4b所示，所述辐射体20的弯折线路24优选包括两条纵向线段241和一条横向线段242，两条纵向线段241的上端分别与圆弧线路23连接，两个纵向线段241的下端分别与横向线段242的两端连接，即两条纵向线段241和一条横向线段242共同形成u型的弯折线路24。所述弯折线路24等效为lc并联电路25，弯折线路24本身等效为电感结构l，弯折线路24的两条纵向线段241之间的缝隙等效为电容结构c。所述lc并联电路25对高频呈现谐振，使得高频信号在此处形成开路，使得低频辐射单元100具有对高频的滤波功能，从而有效抑制高频电流，降低对高频辐射性能影响。

优选的是，所述辐射臂的垂直线路21和水平线路22的长度相等，且长度均为0.15～0.2λ，λ为低频辐射单元100的工作频段的波长。所述辐射臂的垂直线路21和水平线路22成直角形构成45度极化。

如图5a～图5d示出了本发明优选低频辐射单元的馈电巴伦的结构，所述馈电巴伦30优选由两个正交组合的线路板310和320构成，每个线路板310和320分别包括有介质片31，介质片31的正面分布设有馈电线路32，介质片31的背面覆盖设有地面33。优选的是，所述馈电线路32为微带线路。馈电线路32与地面33耦合连接，馈电线路32的底部连接馈电网络，馈电线路32的顶部与辐射体20馈电连接。辐射体20的每个偶极子各有一个馈电巴伦30，馈电巴伦30的顶部优选通过馈电探针通过耦合方式给每个偶极子馈电。

优选的是，所述线路板包括第一线路板310和第二线路板320，优选采用pcb线路板。第一线路板310上设有第一嵌合槽311，第二线路板320上设有第二嵌合槽321。第一线路板310和第二线路板320分别通过第一嵌合槽311和第二嵌合槽321相互嵌合成正交结构。第一线路板310和第二线路板320分别对应一个偶极子。

如图1所示，所述低频辐射单元100还包括有位于馈电巴伦30底部的接地片40。地面33的底部与接地片40连接，地面33的顶部与辐射体20馈电连接，即地面33的顶部与介质片31一起穿过辐射臂的基板，分别与低频辐射单元100的两个辐射臂连接馈电。

优选的是，接地片40包括接地介质片以及接地介质片背部的接地层，馈电巴伦30的地面33的底部穿过接地介质片并与接地层连接，形成共地结构。

如图5b～图5c所示，所述第一线路板310的顶部设有至少两个第一上凸片，第二线路板320的顶部设有至少两个第二上凸片，辐射体20上对应设有至少四个上开槽，第一线路板310和第二线路板320分别通过第一上凸片和第二上凸片卡接于辐射体20的上开槽处，从而实现馈电连接。

如图5b～图5c所示，所述第一线路板310的底部设有至少两个第一下凸片。第二线路板320的底部设有至少两个第二下凸片，接地片40对应设有至少四个下开槽，第一线路板和第二线路板分别通过第一下凸片和第二下凸片卡接于接地片的下开槽处，从而实现接地与馈电连接。

图6～图7示出了是本发明优选基站天线的结构，所述基站天线100采用如上述图1～图5所示的低频辐射单元100。具体而言，所述基站天线200包括有反射板300，反射板300上分布设有多个高频辐射单元400和多个所述低频辐射单元100，低频辐射单元100嵌套插入高频辐射单元400的中间。

优选的是，多个低频辐射单元100组成至少一列低频线阵，多个高频辐射单元400组成至少一列高频线阵，低频线阵嵌套插入高频线阵的中间。本实施例中，所述基站天线200包括两列低频线阵以及四列高频线阵组成的嵌套阵列天线，两列低频线阵嵌套插入到四列高频线阵中间。需提醒的是，本发明基站天线100的高频线阵和低频线阵的列数不限，可以根据实际需要任意设定。

优选的是，多相邻两个高频辐射单元400之间的第一间距为0.8～1λ，相邻两个低频辐射单元100之间的第二间距为0.7～0.9λ，λ为低频辐射单元100的工作频段的波长；且第一间距和第二间距的比值为1/2，即高频辐射单元400、低频辐射单元100的间距为1:2关系。

本发明基站天线200在不改变天线尺寸的基础上，成功将低频线阵嵌套插入高频线阵，所述低频辐射单元100具有滤波特性，对高频辐射单元400的干扰小，高频性能无明显下降，从而可降低对高频辐射单元400的辐射性能的影响，丙实现多频天线小型化。

综上所述，本发明低频辐射单元包括介质基板、位于介质基板上的辐射体和位于辐射体下的馈电巴伦；辐射体包含两个正交分布的偶极子，馈电巴伦也对应呈正交结构；两个偶极子的辐射臂分别由垂直线路和水平线路组成并共同构成十字形线路，垂直线路和水平线路的末端通过圆弧线路连接，所述圆弧线路可作为十字形线路的电流延伸路径，能够有效提升单元增益，在增益不变的情况下缩小口径，可以用于实现天线小型化。并且，所述圆弧线路中间设有多段弯折线路，所述弯折线路可实现对高频感应电流的抑制作用，能够有效降低对高频辐射单元的辐射性能的影响。借此，本发明低频辐射单元具有滤波功能，在高低频天线嵌套组阵时，能够有效降低低频辐射单元对高频辐射性能的影响，并且能够实现天线尺寸小型化。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。