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CN105990684B - 辐射单元及双极化天线 - Google Patents

辐射单元及双极化天线 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种辐射单元。包括：正方形辐射贴片；第一馈电片和第二馈电片，其悬置于所述正方形辐射贴片的下方，所述第一馈电片被配置为实现+45°极化，所述第二馈电片被配置为实现‑45°极化；反射板，其位于所述第一馈电片和所述第二馈电片的下方；以及第一电缆和第二电缆，所述第一电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第一馈电片，所述第二电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第二馈电片；其中，所述正方形辐射贴片至所述反射板的距离为0.115～0.133波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述反射板的距离为0.07～0.08波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述正方形辐射贴片的距离为0.044～0.051波长。本发明还提供了一种包括上述辐射单元阵列的双极化天线。

Description

辐射单元及双极化天线
技术领域
本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种辐射单元以及包括该辐射单元的双极化天线。
背景技术
在移动通信系统中，基站天线作为基站的一个必要组成部分，其实现了无线信号的传输并且决定了网络的覆盖范围。双极化天线是一种新型天线技术，其组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此，双极化天线可以节省单个定向基站的天线数量。
目前，双极化天线通常采用平衡巴伦馈电方式，其中，作为支撑件和平衡馈电元件的平衡巴伦的高度一般需要四分之一个波长，换言之，采用平衡巴伦馈电方式设计成的辐射单元较难突破四分之一波长高度的限制，从而在一定程度上限制了基站天线的体积。此外，采用平衡巴伦馈电方式设计的辐射单元，其所需要的零件较多，安装较为复杂，并且成本较高。
因此，有必要提供一种改进的辐射单元以及双极化天线。
发明内容
针对以上问题，本发明提出了一种新型的耦合馈电的双极化天线以及其辐射单元。
根据本发明的一个方面，提出了一种辐射单元，其特征在于，包括：正方形辐射贴片；第一馈电片和第二馈电片，其悬置于所述正方形辐射贴片的下方，所述第一馈电片被配置为实现+45°极化，所述第二馈电片被配置为实现-45°极化；反射板，其位于所述第一馈电片和所述第二馈电片的下方；以及第一电缆和第二电缆，所述第一电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第一馈电片，所述第二电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第二馈电片；其中，所述正方形辐射贴片至所述反射板的距离为0.115～0.133波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述反射板的距离为0.07～0.08波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述正方形辐射贴片的距离为0.044～0.051波长。
在一个实施例中，上述辐射单元还包括：第三馈电片和第四馈电片，其悬置于所述正方形辐射贴片的下方，其中所述第一馈电片与所述第三馈电片被配置为实现+45°极化，所述第二馈电片与所述第四馈电片被配置为实现-45°极化；以及第三电缆和第四电缆，所述第三电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第三馈电片，所述第四电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第四馈电片；其中，所述正方形辐射贴片的长度为0.33～0.38波长，所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的长度为0.111～0.128波长，宽度为0.055～0.064波长。
有利地，所述正方形辐射贴片至所述反射板的距离为0.124波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述反射板的距离为0.075波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述正方形辐射贴片的距离为0.048波长。
有利地，所述正方形辐射贴片的长度为0.355波长，所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的长度为0.12波长，宽度为0.06波长。
为了实现+45°和-45°极化，有利地，所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片处于同一平面上，所述第一馈电片和所述第三馈电片沿所述正方形辐射贴片的一条对角线对称设置，所述第二馈电片和所述第四馈电片沿所述正方形辐射贴片的另一条对角线对称设置。
在一个例子中，所述第一电缆、所述第二电缆、所述第三电缆和所述第四电缆的内导体分别连接至所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的对角线交点。
所述正方形辐射贴片可以是例如金属片或覆铜PCB板。同样地，所述第一馈电片，所述第二馈电片，所述第三馈电片和所述第四馈电片中的任一馈电片可以为例如金属片或覆铜PCB板。
根据本发明的一个方面，提出了一种双极化天线，其包括以上任一实施例中的辐射单元的阵列。
本发明的各实施例的辐射单元和双极化天线可以有效地降低辐射贴片至反射板之间的剖面距离，并且所需的零件较少，安装也相对简单。
附图说明
通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1为根据本发明的一个实施例的辐射单元的立体图；
图2为根据本发明的一个实施例的辐射单元的侧视图；以及
图3为根据本发明的一个实施例的辐射单元的俯视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的辐射单元的示意图。参照图1，示例性的辐射单元10包括正方形辐射贴片11，第一馈电片12a，第二馈电片12b，第三馈电片12c，第四馈电片12d，反射板13，第一电缆14a，第二电缆14b，第三电缆14c和第四电缆14d。
第一馈电片12a，第二馈电片12b，第三馈电片12c和第四馈电片12d悬置于正方形辐射贴片11下方。其中，第一馈电片12a和第三馈电片12c用于实现+45°极化，第二馈电片12b和第四馈电片12d用于实现-45°极化。反射板13位于第一馈电片12a，第二馈电片12b，第三馈电片12c和第四馈电片12d下方。正方形辐射贴片11以及第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d可以通过支撑件固定至反射板13，该支撑件可以由例如塑料等不导电材料制成。
仍参照图1，第一电缆14a的内导体穿过反射板13并且连接至第一馈电片12a，用于实现馈电。同样地，第二电缆14b的内导体穿过反射板13并且连接至第二馈电片12b，第三电缆14c的内导体穿过反射板13并且连接至第三馈电片12c，第四电缆14d的内导体穿过反射板13并且连接至第四馈电片12d。该第一、第二、第三和第四电缆14a，14b，14c和14d可以是例如同轴电缆，具体地，如图2中所示，同轴电缆的介质层122穿过反射板13，外导体123位于反射板13下方，内导体121向上延伸连接至馈电片。该第一、第二、第三和第四电缆14a，14b，14c和14d的内导体可以通过例如焊接的方式连接至第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d。可以理解的是，该第一、第二、第三和第四电缆14a，14b，14c和14d的内导体也可以通过其他任何适当的方式连接至第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d。
为了实现+45°和-45°极化方向，有利地，该第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d处于同一平面上，其中，第一馈电片12a和第三馈电片12c沿着正方形辐射贴片11的一条对角线对称设置，第二馈电片12b和第四馈电片12d沿着正方形辐射贴片11的另一条对角线对称设置，如图3中所示。
正方形辐射贴片11至反射板13的距离d1基于频带需求来确定，例如，距离d1为0.115～0.133波长，有利地，距离d1为0.124波长。第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d至反射板13的距离d2例如为0.07～0.08波长，有利地，距离d2为0.075波长。第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d至正方形辐射贴片11的距离d3例如为0.044～0.051波长，有利地，距离d3为0.048波长。
正方形辐射贴片11的边长为例如0.33～0.38波长，有利地，边长为0.355波长。第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d可以为例如矩形，其长度为例如0.111～0.128波长，宽度为例如0.055～0.064波长，有利地，长度为0.12波长，宽度为0.06波长。
通常地，第一、第二、第三和第四电缆14a，14b，14c和14d的内导体与第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d的连接点(也即，馈电点)为矩形馈电片对角线的交点。可以理解的是，为了更好地实现端口阻抗匹配，馈电点也可以设置在对角线交点的附近。
正方形辐射贴片11可以是金属片，例如，铜、铝、铝镀锡等，或者也可以是覆铜的PCB板。同样地，第一、第二、第三和第四馈电片12a，12b，12c和12d可以是金属片，例如，铜、铝、铝镀锡等，或者也可以是覆铜的PCB板。
需要说明的是，以上的实施例是以辐射单元包括四个馈电片为例进行的描述，可以理解的是，在其他实施例中，辐射单元也可以仅包括两个馈电片，其中一个馈电片用于实现+45°极化，另一个馈电片用于实现-45°极化。
将本发明上述实施例中的多个辐射单元以阵列方式排列，可以构成双极化阵列天线。
本领域技术人员能够理解的是，上述的状态仅仅用于示例，并非用于限定本发明的应用范围。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种辐射单元，其特征在于，包括：
正方形辐射贴片；
第一馈电片和第二馈电片，其悬置于所述正方形辐射贴片的下方，所述第一馈电片被配置为实现+45°极化，所述第二馈电片被配置为实现-45°极化；
第三馈电片和第四馈电片，其悬置于所述正方形辐射贴片的下方，其中所述第一馈电片与所述第三馈电片被配置为实现+45°极化，所述第二馈电片与所述第四馈电片被配置为实现-45°极化；
反射板，其位于所述第一馈电片和所述第二馈电片的下方；
第一电缆和第二电缆，所述第一电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第一馈电片，所述第二电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第二馈电片；
第三电缆和第四电缆，所述第三电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第三馈电片，所述第四电缆的内导体穿过所述反射板并且连接至所述第四馈电片；其中，所述正方形辐射贴片至所述反射板的距离为0.115～0.133波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述反射板的距离为0.07～0.08波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述正方形辐射贴片的距离为0.044～0.051波长；
其中，所述正方形辐射贴片的长度为0.33～0.38波长，所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的长度为0.111～0.128波长，宽度为0.055～0.064波长。
2.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述正方形辐射贴片至所述反射板的距离为0.124波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述反射板的距离为0.075波长，所述第一馈电片和所述第二馈电片至所述正方形辐射贴片的距离为0.048波长。
3.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述正方形辐射贴片的长度为0.355波长，所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的长度为0.12波长，宽度为0.06波长。
4.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述第一馈电片，所述第二馈电片，所述第三馈电片和所述第四馈电片处于同一平面上，所述第一馈电片和所述第三馈电片沿所述正方形辐射贴片的一条对角线对称设置，所述第二馈电片和所述第四馈电片沿所述正方形辐射贴片的另一条对角线对称设置。
5.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述第一电缆、所述第二电缆、所述第三电缆和所述第四电缆的内导体分别连接至所述第一馈电片、所述第二馈电片、所述第三馈电片和所述第四馈电片的对角线交点。
6.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述正方形辐射贴片为金属片或覆铜PCB板。
7.根据权利要求1所述的辐射单元，其特征在于，所述第一馈电片，所述第二馈电片，所述第三馈电片和所述第四馈电片中的任一馈电片为金属片或覆铜PCB板。
8.一种双极化天线，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的辐射单元的阵列。
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