CN101916910A - 基站天线单元及基站天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基站天线及基站天线单元，其中基站天线单元包括：低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；高频单元，采用辐射片，其中，所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围。采用本发明可以有效减小天线宽度；将高频单元与低频单元之间距离相对拉远，减小相互影响。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及基站天线单元及基站天线。
背景技术
天线是移动通信系统中的一种能量转换装置，移动台发射的电磁波信号通过天线转换成电信号，供基站处理；反向地，基站将电信号通过天线转换成电磁波信号在自由空间中进行传播，移动台可以随机接收电磁波信号，从而实现移动通信系统的双向通信。
随着移动通信系统容量的不断增加，不仅需要天线支持单频，还需要天线支持双频或者多频。同时为了减少天线的安装和租赁费用，双频或者多频天线集中在一个天线罩成为必然。常用的移动通信系统集中在790MHz～960MHz、1710MHz～2200MHz、2300MHz～2700MHz三个频段，我们期望天线能够在其中两个或者三个频段都能正常工作。
现有技术提供一种基站天线的双频双极化天线单元，其单元布局采用“side-by-side”方式，即低频单元阵列与高频单元阵列沿反射板并排放置，低频单元阵列沿着反射板的对称轴与高频单元阵列沿着反射板的对称轴互相平行但不重合。
上述方案中，低频单元阵列与高频单元阵列并排放置，使得天线宽度较宽，不利于天线的风载和安装维护；此外，低频单元阵列与高频单元阵列沿反射板并排放置这样一种不对称单元布局结构，将导致天线高频和低频方向图波束指向较差。
进一步地，为了减小天线的尺寸，减小天线风阻和对安装空间的限制，具有共轴技术的双频或者多频天线成为目前天线的发展趋势。共轴技术就是把工作于较低频段的低频单元和工作于较高频段的高频单元沿着反射板放置成一列，低频单元阵列沿着反射板的对称轴与高频单元阵列沿着反射板的对称轴互相重合。现有技术中提供一种基站天线的双频双极化偶极子天线单元，其单元布局采用“共轴”方式，高频单元采用的是“十”字形偶极子天线单元，低频单元采用的是偶极子圆环，高频单元放置在低频单元中间，低频单元阵列沿着反射板的对称轴与高频单元阵列沿着反射板的对称轴互相重合。
发明人在实现本发明的过程中，发现上述现有技术仍存在如下不足：
虽然可以有效的减少天线的宽度并改善天线高频和低频方向图波束指向，但由于高频单元与低频单元很紧凑，互相影响大，导致低频单元的阻抗匹配很复杂，也使天线的实现结构趋于复杂。
发明内容
本发明实施例提供一种基站天线单元，用以减小天线宽度，并增大高频单元与低频单元之间的距离，该基站天线单元包括：
低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元，采用辐射片，其中，
所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围。
本发明实施例还提供一种基站天线，用以减小天线宽度，并增大高频单元与低频单元之间的距离，该基站天线包括：
反射板；
多个基站天线单元，放置于所述反射板上；
其中，每个基站天线单元包括：
低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元，采用辐射片，其中，
所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围。
本发明实施例中，基站天线单元包括：低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；高频单元，采用辐射片，其中，所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围；相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子分布于高频单元的周围，且高频单元被4个偶极子的金属臂包围，因而可以有效减小天线宽度；相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近；本发明实施例高频单元采用了辐射片的结构，紧贴反射板，而低频单元用偶极子，故已将高频单元与低频单元之间距离相对拉远，从而减小了相互影响，使低频单元的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
本发明实施例中，基站天线包括：反射板；多个基站天线单元，放置于所述反射板上；其中，每个基站天线单元包括：低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；高频单元，采用辐射片，其中，所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围；相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子分布于高频单元的周围，且高频单元被4个偶极子的金属臂包围，因而可以有效减小天线宽度；相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近；本发明实施例高频单元采用了辐射片的结构，紧贴反射板，而低频单元用偶极子，故已将高频单元与低频单元之间距离相对拉远，从而减小了相互影响，使低频单元的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中基站天线的结构示意图；
图2为本发明实施例中基站天线单元的俯视图；
图3为本发明实施例中基站天线单元的侧视图；
图4为本发明实施例中另一基站天线单元的结构示意图；
图5为本发明实施例中又一基站天线单元的结构示意图；
图6为本发明实施例中基站天线的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种基站天线单元10，如图1中所示基站天线单元10，可以包括：
低频单元101，包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元102，采用辐射片1021，其中，
4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围。
这里平衡转换器1014内部可设置信号传输线(图中未画出)，用于完成信号传输功能。
采用上述结构形成的基站天线单元10，相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围，因而可以有效减小天线宽度；具体的，现有“side-by-side”方式中，低频单元阵列与高频单元阵列并排放置，使得由低频单元和高频单元构成的基站天线单元的宽度较宽，进而使得由基站天线单元构成的基站天线的宽度较宽；而本发明实施例中，高频单元102被低频单元101的偶极子1012的金属臂1013包围，即高频单元102在反射板20上的位置与低频单元101在反射板20上的位置重合，相对于现有并排放置的方式，减少了基站天线单元的宽度，进而也减少了基站天线的宽度。
采用上述结构形成的基站天线单元10，相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近，高频单元的“十”字形偶极子天线单元中用于辐射电磁波的部位几乎紧贴低频单元的偶极子圆环中用于辐射电磁波的部位，相互影响较大；本发明实施例高频单元102采用了辐射片1021的结构，紧贴反射板20，而低频单元101用偶极子1012，故已将高频单元102与低频单元101之间距离相对拉远，具体的，偶极子1012中用于辐射电磁波的金属臂1013被平衡转换器1014支撑，距离反射板20有一定距离，故相对于高频单元102紧贴反射板20的辐射片1021中用于辐射电磁波的部位距离较远，从而减小了相互影响，使低频单元101的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
具体实施时，低频单元101包括4个偶极子1012，其具体形成方式有多种，下面举例加以说明。
例一
图2为本例中基站天线单元10的俯视图；图3为本例中基站天线单元10的侧视图。如图2和图3所示，本例中，低频单元101包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；每一个偶极子1012的两个金属臂1013之间的张角成90°；4个偶极子之间非电连接，存在一定距离，对角的两个偶极子极化相同，相邻的两个偶极子极化正交；高频单元102，采用辐射片1021，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围。
例二
图4为本例中基站天线单元10的结构示意图。如图4所示，本例中，低频单元101包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；每一个偶极子1012的两个金属臂1013之间的张角成180°；4个偶极子之间非电连接，存在一定距离，对角的两个偶极子极化相同，相邻的两个偶极子极化正交；高频单元102，采用辐射片1021，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围。
例三
图5为本例中基站天线单元10的结构示意图。如图5所示，本例中，低频单元101包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；4个偶极子1012的金属臂1013形成一个圆环；4个偶极子之间非电连接，存在一定距离，对角的两个偶极子极化相同，相邻的两个偶极子极化正交；高频单元102，采用辐射片1021，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围。
上述例一至例三仅为具体实例，实施中也可以采用其它结构形成基站天线单元10中的低频单元101。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种基站天线，如图1所示，该基站天线可以包括：
反射板20；
多个基站天线单元10，放置于反射板20上；
其中，每个基站天线单元10包括：
低频单元101，包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元102，采用辐射片1021，其中，
4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围。
采用上述结构形成的基站天线，相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围，因而可以有效减小天线宽度；相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近；本发明实施例高频单元102采用了辐射片1021的结构，紧贴反射板20，而低频单元101用偶极子1012，故已将高频单元102与低频单元101之间距离相对拉远，从而减小了相互影响，使低频单元101的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
如前所述，具体实施时，对于上述基站天线中各基站天线单元10的低频单元101，可以采用多种具体形成方式，形成由4个偶极子1012构成的低频单元101。具体的，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围，其中，金属臂1013可以有多种形状。例如，每一个偶极子1012的两个金属臂1013之间的张角成90°；或者，每一个偶极子1012的两个金属臂1013之间的张角成180°；又或者，4个偶极子1012的金属臂1013形成一个圆环。4个偶极子之间非电连接，存在一定距离，对角的两个偶极子极化相同，相邻的两个偶极子极化正交。
具体实施时，为了改善天线高频和低频方向图波束指向，还可以使上述站天线的多个基站天线单元10中，低频单元101组成的阵列沿着反射板20的对称轴与高频单元102组成的阵列沿着反射板20的对称轴互相重合。
例如，如图6所示，可以将上述站天线的多个基站天线单元10沿着反射板20放置成一列。当然，实施时也可以不将上述基站天线的多个基站天线单元10沿着反射板20放置成一列，而只需保持低频单元101组成的阵列沿着反射板20的对称轴与高频单元102组成的阵列沿着反射板20的对称轴互相重合即可，这样，相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于采用了对称的基站天线单元布局结构，因而可以改善天线高频和低频方向图波束指向，使天线高频和低频方向图波束指向更好，交叉极化比得到提高。
综上所述，本发明实施例中，基站天线单元10包括：低频单元101，包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；高频单元102，采用辐射片1021，其中，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围；相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围，因而可以有效减小天线宽度；相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近；本发明实施例高频单元102采用了辐射片1021的结构，紧贴反射板20，而低频单元101用偶极子1012，故已将高频单元102与低频单元101之间距离相对拉远，从而减小了相互影响，使低频单元101的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
本发明实施例中，基站天线包括：反射板20；多个基站天线单元10，放置于反射板20上；其中，每个基站天线单元10包括：低频单元101，包括4个偶极子1012，其中每一个偶极子1012包括一个平衡转换器1014和两个金属臂1013；平衡转换器1014放置于反射板20上，用于阻抗匹配和信号传输；平衡转换器1014远离反射板20的一端支撑两个金属臂1013；平衡转换器1014上的两个金属臂1013平行于反射板20分别向平衡转换器1014的两边延伸，用于辐射电磁波；高频单元102，采用辐射片1021，其中，4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围；相对于现有技术中基站天线的双频双极化天线单元(“side-by-side”方式)，由于4个偶极子1012分布于高频单元102的周围，且高频单元102被4个偶极子1012的金属臂1013包围，因而可以有效减小天线宽度；相对于现有技术中基站天线的双频双极化偶极子天线单元(“共轴”方式)，其中高频单元用“十”字形偶极子天线单元，低频单元用偶极子圆环，二者的距离非常近；本发明实施例高频单元102采用了辐射片1021的结构，紧贴反射板20，而低频单元101用偶极子1012，故已将高频单元102与低频单元101之间距离相对拉远，从而减小了相互影响，使低频单元101的阻抗匹配相对简单，此外也使天线的实现结构也相对简单。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基站天线单元，其特征在于，包括：
低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元，采用辐射片，其中，
所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围。
2.如权利要求1所述的基站天线单元，其特征在于，每一个偶极子的两个金属臂之间的张角成90°。
3.如权利要求1所述的基站天线单元，其特征在于，每一个偶极子的两个金属臂之间的张角成180°。
4.如权利要求1所述的基站天线单元，其特征在于，4个偶极子的金属臂形成一个圆环。
5.一种基站天线，其特征在于，包括：
反射板；
多个基站天线单元，放置于所述反射板上；
其中，每个基站天线单元包括：
低频单元，包括4个偶极子，其中每一个偶极子包括一个平衡转换器和两个金属臂；所述平衡转换器放置于反射板上，用于阻抗匹配和信号传输；所述平衡转换器远离所述反射板的一端支撑所述两个金属臂；所述平衡转换器上的两个金属臂平行于所述反射板分别向所述平衡转换器的两边延伸，用于辐射电磁波；
高频单元，采用辐射片，其中，
所述4个偶极子分布于所述高频单元的周围，且所述高频单元被所述4个偶极子的金属臂包围。
6.如权利要求5所述的基站天线，其特征在于，每一个偶极子的两个金属臂之间的张角成90°。
7.如权利要求5所述的基站天线，其特征在于，每一个偶极子的两个金属臂之间的张角成180°。
8.如权利要求5所述的基站天线，其特征在于，4个偶极子的金属臂形成一个圆环。
9.如权利要求5至8任一项所述的基站天线，其特征在于，所述多个基站天线单元中，低频单元组成的阵列沿着所述反射板的对称轴与高频单元组成的阵列沿着所述反射板的对称轴互相重合。
10.如权利要求9所述的基站天线，其特征在于，所述多个基站天线单元沿着所述反射板放置成一列。
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