低頻輻射單元、天線及多頻共用天線的制作方法

本發明涉及天線領域，尤其涉及一種低頻輻射單元、天線及多頻共用天線。

背景技術：

隨著通信行業的發展，在當前2G、3G和4G網絡共存的大環境下，多頻天線的需求越來越多，對性能指標的要求也越來越高，兼容2G、3G及4G則成為了多頻天線技術發展的潮流及必然趨勢。此外為了優化資源配置，節省站址和天饋資源，低剖面、小型化的多頻天線能更好地滿足市場需求。

現有技術中為了節約站址，2G低頻基站天線多與3G或4G高頻基站天線嵌套，為了實現兩種頻段的基站天線的總體輻射性能較佳的目的，采取專利號CN201134512Y的方案，如圖1所示，包括兩對極化正交的偶極子1、2、3、4，四個偶極子圍成圓形，每個偶極子對應連接一個巴倫5a、5b、5c、5d。以偶極子1為例，偶極子由兩個單元臂11a、11b構成，巴倫由兩根平衡支撐柱組成，兩個單元臂的一端與兩根平衡支撐柱的上端分別相連，兩根平衡支撐柱的下端設置于底座上，兩根平衡支撐柱與底座水平面呈30～60度的夾角，兩根平衡支撐柱相互平行，四個巴倫的下端均連接在環形底座上。以上方案中，輻射單元的內部空間被四個巴倫占用，浪費了空間，導致單個高頻輻射天線單元只能嵌套在低頻輻射天線單元內的中間底座上，限制多頻共用天線的靈活性。

另外，如圖2所示，在專利CN103311675A的方案中，饋電巴倫與反射板垂直相連。雖然此方案中天線輻射單元的內部空間沒有被巴倫占用，但是由于巴倫垂直反射板的設計，導致巴倫長度為0.2～0.3個工作波長，相應地，該天線的高度大約也為0.2～0.3個工作波長，因此，天線需要較高的天線罩，天線所占空間大，不利于天線的小型化，天線成本也較高。

因此，提供一種能使低頻基站天線既實現低剖面，又節約天線內部空間，從而更靈活嵌套高頻天線的低頻輻射單元，則是現有技術中急需解決的問題。

技術實現要素：

本發明的第一目的旨在提供一種降低輻射單元剖面高度、并且其內空間不被占用的低頻輻射單元；

本發明的第二目的旨在提供一種采用該低頻輻射單元的天線陣列；

本發明的第三目的旨在提供一種采用該低頻輻射單元的多頻共用天線。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種低頻輻射單元，可安裝于金屬反射板上，包括兩對極化正交的偶極子及與四個偶極子一一對應連接的四對饋電巴倫，每個偶極子包括一對對稱且相互分離的輻射臂，每個輻射臂包括平行于金屬反射板的第一端和與第一端連接的第二端，每對所述饋電巴倫包括兩個對稱且不平行的支撐柱，所述支撐柱包括與輻射臂第一端垂直連接的垂直段、用于將饋電巴倫安裝到金屬反射板上并沿輻射臂方向傾斜向上延伸的折線段及連接于垂直段、折線段之間的過渡段。

優選地，四個偶極子在金屬反射板上的投影為一中心對稱的多邊形或圓形，并且所述巴倫中的支撐柱在金屬板上的投影與偶極子的對應輻射臂重合。

優選地，所述每對饋電巴倫的兩個支撐柱呈“八”字形對稱。

所述折線段與金屬反射板的夾角為30～60度。

優選地，每個所述饋電巴倫的長度為0.2～0.3個波長。

優選地，每個所述饋電巴倫的垂直高度為0.1～0.2個工作波長。

優選地，同一極化方向的兩個偶極子的間距為0.4～0.6個工作波長。

優選地，所述輻射臂的第二端朝向金屬反射板垂直折彎。

一種天線，包括金屬反射板及至少兩個上述的低頻輻射單元，所述低頻輻射單元設于所述金屬反射板上。

一種多頻共用天線，包括金屬反射板、均設于金屬反射板上的多個高頻輻射單元和至少兩個上述的低頻輻射單元，所述低頻輻射單元中嵌設有至少一個高頻輻射單元。

所述每個低頻輻射單元中嵌入四個所述高頻輻射單元。

多個所述高頻輻射單元在金屬反射板上以多個陣列的方式排布。

相比現有技術，本發明的方案具有以下優點：

本發明提供的低頻輻射單元中，饋電巴倫設于偶極子的垂直方向的正下方，沒有占用低頻輻射單元的內部空間，能更靈活在低頻輻射單元內嵌套多個高頻輻射單元，從而更好實現多頻共用天線；另外，巴倫分為垂直段、彎曲段和折線段，降低了巴倫的垂直高度，從而降低低頻輻射單元的剖面高度，節約天線成本和天線所占空間，實現低剖面的小型化基站天線。綜上，本發明提供的低頻輻射單元體積較小、結構簡單，適合批量生產。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為現有技術的一種低頻輻射單元的結構示意圖；

圖2為現有技術中另一種低頻輻射單元的結構示意圖；

圖3為本發明的低頻輻射單元安裝在金屬反射板上的立體圖；

圖4為圖3所示低頻輻射單元的另一角度的立體圖；

圖5為圖3所示低頻輻射單元的俯視圖；

圖6為本發明中采用圖3所示的低頻輻射單元的天線的立體圖；

圖7為本發明中采用圖3所示的低頻輻射單元的多頻共用天線的立體圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

本發明提供了一種低頻輻射單元及采用該低頻輻射單元的天線及多頻共用天線，如圖3-圖7所示，下面結合附圖對本發明進行詳細介紹。

圖3-圖5共同展示了本發明的低頻輻射單元20,可安裝于金屬反射板10上，用于發射和接收通訊信號。所述低頻輻射單元20包括兩對極化正交的偶極子1、2、3、4，以及位于所述偶極子垂直方向正下方的四對饋電巴倫12、22、32、42，所述饋電巴倫用于與外部饋電網絡連接而為偶極子饋電。

如圖3所示，所述偶極子1、2、3和4形狀大小相同，且偶極子1和偶極子3正交于偶極子2和偶極子4，形成+/-45度兩個正交的極化。換言之，所述偶極子1和偶極子3用于發射和接收一個極化方向的信號，偶極子2和偶極子4用于發射和接收另一個極化方向的信號。

具體地，以偶極子1為例，其具有一對對稱且相互分離的輻射臂11a、11b。并且每個輻射臂均具有平行于金屬反射板10的第一端和與第一端連接的第二端，并且第二端朝金屬反射板垂直折彎。

同理地，偶極子2具有輻射臂21a、21b，偶極子3具有輻射臂31a、31b，偶極子4具有輻射臂41a、41b，并且相應具有其第一端和第二端。

所述四對饋電巴倫12、22、32、42一一對應與四個所述偶極子一一對應連接。以所述饋電巴倫12為例，其設于偶極子1的正下方，并且其與偶極子在金屬反射板上的投影重合或大致重合。同理地，饋電巴倫22、32、42分別設于偶極子2、3、4的正下方，在金屬反射板上的投影與偶極子的投影重合或大致重合。

由于饋電巴倫設于偶極子的正下方，不占用低頻輻射單元內部的空間，因而低頻輻射單元內可以嵌入不限于一個高頻輻射單元，有利于天線的多頻共體設計。

請結合圖4，每個所述饋電巴倫包括用于將所述偶極子安裝到金屬反射板上的支撐柱。以一對饋電巴倫12為例，其包含一對對稱且不平行的支撐柱12a、12b。所述支撐柱12a包括與所述偶極子1輻射臂11第一端垂直連接的垂直段12a1、用于將饋電巴倫安裝到金屬反射板10的折線段12a3，以及連接在垂直段12a1和折線段12a3之間的過渡段12a2，并且所述折線段12a3從所述金屬反射板10沿偶極子輻射臂11a方向向上傾斜延伸。

對應的，巴倫22包括22a和22b，22a包括22a1、22a2和22a3，22b包括22b1、22b2和22b3；巴倫32包括32a和32b，32a包括32a1、32a2和32a3，32b包括32b1、32b2和32b3；巴倫42包括42a和42b，42a包括42a1、42a2和42a3，42b包括42b1、42b2和42b3；巴倫12、22、32和42的結構相同，故在此不再贅述以上結構特征。

由于將饋電巴倫的支撐柱設置成向上傾斜的折線段、過渡段及垂直段三段形式，可以在滿足饋電和支撐要求的前提下，降低饋電巴倫的高度，進而降低整個低頻輻射單元的高度，實現低頻輻射單元的低剖面設計。相比于現有的低頻輻射單元的饋電巴倫高度為0.2～0.3個工作波長，本發明的饋電巴倫的高度只有0.1～0.2個工作波長，大大降低了其高度，使得本發明的低頻輻射單元整體高度也只有0.1～0.2個工作波長，有利于天線的小型化設計。

請結合圖5，偶極子1、2、3、4在金屬反射板10上的投影形成一中心對稱的四邊形，其中，輻射臂11a與輻射臂11b構成一直角，同理地，輻射臂21a與輻射臂21b、輻射臂31a與輻射臂31b、輻射臂41a與輻射臂41b構成另外三個直角；且所述輻射臂11a與輻射臂41a構成所述四邊形的一條邊，同理地，輻射臂11b與輻射臂21a、輻射臂21b與輻射臂31a、輻射臂31b與八單元臂41b構成另外三條邊。

偶極子1與偶極子3平行設置，即輻射臂11b與輻射臂31b平行，輻射臂11a與輻射臂31a平行，同理地，偶極子2和偶極子4平行設置，即輻射臂21a與輻射臂41a平行，輻射臂21b與輻射臂41b平行。其中，偶極子1與3的間距大約為0.4～0.6個工作波長，偶極子2與4的間距大約為0.4～0.6個工作波長。

在其他實施方式中，四個偶極子1、2、3、4在金屬反射板10上的投影形成一圓形圖案或其他多邊形圖案。

優選地，每對饋電巴倫的兩個支撐柱的兩個折線段呈“八”字形對稱。每個饋電巴倫的長度為0.2～0.3個工作波長。

綜上所述，本發明提供的低頻輻射單元中，饋電巴倫設置于偶極子單元臂的正下方，不占用低頻輻射單元的內部空間；且其饋電巴倫中的支撐柱分為垂直段、過渡段、折線段，有效降低了饋電巴倫的垂直高度，從而降低了低頻輻射單元的高度，因此，本發明中的低頻輻射單元具有小型化、結構簡單，適合批量生產的特點。

如圖6所示，本發明還公開了一種采用上述低頻輻射單元20的天線(未標號),包括至少兩個低頻輻射單元20以及金屬反射板10，所述低頻輻射單元20線性排列在金屬反射板10上。

如圖7所示，本發明還涉及一種采用低頻輻射單元20的多頻共用天線(未標號)，包括金屬反射板10、至少兩個上述低頻輻射單元20、多個高頻輻射單元30，所述低頻輻射單元20和高頻輻射單元30均設于金屬反射板上。

優選地，所述多個高頻輻射單元30以多個陣列的方式進行排列。

進一步地，所述低頻輻射單元20中嵌入至少一個高頻輻射單元30。在本實施方式中，每個低頻輻射單元中嵌入四個所述高頻輻射單元30。

由于采用上述低頻輻射單元20，本發明的多頻共用天線具有體積小、成本低的特點。

以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。