低频辐射单元及阵列天线的制作方法

1.本发明涉及基站天线技术领域，尤其涉及一种低频辐射单元及阵列天线。


背景技术：

2.随着无线通信应用的广泛普及以及人们需求的日益提升，无线通信系统需要满足更低延时、更大传输量、更稳定等等的要求，其中，拓展频谱资源是提高信道容量的主要手段，无线通信发展至今从低频的600、700/900mhz一直拓展到如今的高频的3.5ghz、4.9ghz，基站天线领域中，频段的不断拓展，但基站站址有限，无法在现有资源情况下布下足够频段的天线，因此，在有限的天面口径下业内通常采用多种频段放置于同一天面下，节省资源。此种形式下，解决不同频段天线之间的互扰、实现超宽频天线成为了技术难点。
3.为了解决频段之间的干扰，业内常用的减小低频对中频和高频的干扰的方法，通常包括：高阻线形式、添加滤波枝节的形式、或者添加电感元件。但往往添加此种结构后低频辐射单元本身的阻抗带宽会变窄，难以实现一种阻抗带宽宽且透射高频辐射波的低频辐射单元。


技术实现要素：

4.本发明提供一种低频辐射单元及阵列天线，旨在解决传统技术中不同频段天线之间存在干扰的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种低频辐射单元，包括：
6.馈电基座，包括两个呈正交分布的巴伦；以及，
7.低频辐射元，包括基板以及中心对称分布于所述基板上的四个第一辐射体，四个所述第一辐射体呈极化正交分布；
8.其中，每个所述第一辐射体均包括环形辐射臂以及开口谐振环，所述环形辐射臂与所述开口谐振环分布于所述基板的不同介质层，每个所述环形辐射臂对应多个所述开口谐振环；
9.各所述环形辐射臂呈中心对称分布，各所述开口谐振环呈半包围设置且具有开口，各所述开口谐振环的正投影位于对应的所述环形辐射臂上。
10.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述环形辐射臂具有多个辐射支臂，每个所述辐射支臂上相邻的两个所述开口谐振环的开口朝向相差180
°
。
11.根据本发明提供的一种低频辐射单元，各所述开口谐振环的正投影的中心位于对应的所述辐射支臂上。
12.根据本发明提供的一种低频辐射单元，每相邻的两个所述开口谐振环之间的间距相等。
13.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述开口谐振环包括圆环开口型、方环开口型或者六边形开口型。
14.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述低频辐射元还包括设于所述基板中心
处的的四个第二辐射体，四个所述第二辐射体位于各所述第一辐射体之间且呈中心对称分布，所述巴伦分别与各所述第二辐射体电连接。
15.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述第二辐射体呈l型。
16.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述低频辐射元还包括设于所述基板上的四个第三辐射体，各所述第三辐射体位于相邻的两个所述第一辐射体之间且呈中心对称分布。
17.根据本发明提供的一种低频辐射单元，所述第三辐射体呈线型。
18.本发明还提供一种阵列天线，包括:
19.低频辐射单元，所述低频辐射单元为如上任一项所述的低频辐射单元；以及，高频辐射单元；
20.其中，每个所述低频辐射单元对应四个所述高频辐射单元，每个所述低频辐射单元的各所述第一辐射体均对应一个所述高频辐射单元，各所述第一辐射体的正投影部分位于对应的所述高频辐射单元上，所述开口谐振环的周长为对应的所述高频辐射单元的0.25～0.35λ。
21.本发明提供的低频辐射单元设置有第一辐射体，在不影响低频辐射单元本身特性的基础上添加了开口谐振环结构，能够对高频信号产生透波作用，减小了低频信号与高频信号之间的干扰，提升了天线的工作效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明提供的低频辐射单元的结构示意图；
24.图2是图1的俯视图结构示意；
25.图3是图1中开口谐振环的第一实施例结构示意图；
26.图4是图1中开口谐振环的第二实施例结构示意图；
27.图5是图1中开口谐振环的第三实施例结构示意图；
28.图6是本发明提供的阵列天线的结构示意图；
29.附图标记：
30.10：阵列天线；100：低频辐射单元；110：馈电基座；120：巴伦；130：低频辐射元；131：基板；132：第一辐射体；133：第二辐射体；134：第三辐射体；135：环形辐射臂；136：开口谐振环；137：辐射支臂；200：高频辐射单元。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
34.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
36.下面结合图1-图6描述本发明的低频辐射单元100及阵列天线10。
37.传统技术中不同频段之间的辐射单元之间会产生信号干扰，鉴于此，请参阅图1-图2，本发明提供了一种低频辐射单元100，包括馈电基座110以及低频辐射元130；馈电基座110包括两个呈正交分布的巴伦120；低频辐射元130，包括基板131以及中心对称分布于基板131上的四个第一辐射体132，四个第一辐射体132呈极化正交分布；需要说明的是，四个第一辐射体132构成两个正交布置的振子，正交分布的巴伦120对两振子进行馈电，实现
±
45
°
的双极化特性。具体可通过在基板131上开孔与巴伦120进行插接，再通过焊接进行实际的电连接。
38.其中，每个第一辐射体132均包括环形辐射臂135以及开口谐振环136，环形辐射臂135与开口谐振环136分布于基板131的不同介质层，物理上呈现分离的状态，电气上为耦合状态，每个环形辐射臂135对应多个开口谐振环136；环形辐射臂135呈中心对称分布，开口谐振环136呈半包围设置且具有开口，开口谐振环136的正投影位于对应的环形辐射臂135上。可以理解的是，当低频辐射单元100与高频辐射单元200配合使用时，开口谐振环136能够在环形辐射臂135激励出一个谐振的基础上从而对高频振子产生透波的效果，类似开口谐振环超表面的工作原理，当开口谐振环的周长长度为其对应的高频振子的0.25～0.35λ，开口谐振环136可激励出谐振，从而在谐振点的范围内产生透波的效果。
39.本发明提供的低频辐射单元100设置有第一辐射体132，在不影响低频辐射单元100本身特性的基础上添加了开口谐振环136结构，能够对高频信号产生透波作用，减小了低频信号与高频信号之间的干扰，提升了天线的工作效果。
40.具体地，为了保证透波效果，环形辐射臂135具有多个辐射支臂137，每个辐射支臂137上相邻的两个开口谐振环136的开口朝向相差180
°
，进一步地，开口谐振环136的正投影的中心位于对应的辐射支臂137上，每相邻的两个开口谐振环136之间的间距相等。
41.需要说明的是，请参阅图3-图5，开口谐振环136包括圆环开口型、方环开口型或者六边形开口型，与之对应的，环形辐射臂135也可设为方型辐射臂、圆环形辐射臂，六边形辐射臂等。
42.为了提高低频辐射单元100的带宽，在上述第一辐射体132的基础上，低频辐射元130还包括设于基板131中心处的的四个第二辐射体133，四个第二辐射体133位于各第一辐射体132之间且呈中心对称分布，巴伦120分别与各第二辐射体133电连接。需要说明的是，当未设置第二辐射体133时，巴伦120可以和环形辐射臂135电连接，当设置有第二辐射体133时，巴伦120与第二辐射体133电连接，为了方便布置，在可选地实施例中，第二辐射体133呈l型，当然第二辐射体133也可设置为线型或者其他形状均可。
43.进一步地，低频辐射元130还包括设于基板131上的四个第三辐射体134，各第三辐射体134位于相邻的两个第一辐射体132之间且呈中心对称分布。在可选地实施例中，第三辐射体134呈线型，当然第三辐射体134也可设置为t型或者其他形状均可。需要说明的是，可在设置第一辐射体132的基础上选择性设置第二辐射体133或者第三辐射体134，也可同时设置第二辐射体133或者第三辐射体134，本发明对此并不加以限定。在本实施例中，通过同时设置第一辐射体132、第二辐射体133以及第三辐射体134，三个辐射体构成辐射单元的辐射面，主要实现对电磁波的辐射。其中，三种辐射体均关于基板131的中心点中心对称，第二辐射体133与巴伦120直接电连接，第二辐射体133和第三辐射体134之间耦合连接，第一辐射体132和第二辐射体133通过缝隙耦合连接，三个辐射体分别激励出一个谐振点，拓展了辐射单元工作的频段，实现了超宽频特性。
44.在上述低频辐射单元100的基础上，请参阅图6，本发明还提供一种阵列天线10，包括:低频辐射单元100以及，高频辐射单元200；其中，每个低频辐射单元100对应四个高频辐射单元200，高频辐射单元200横向和纵向通过一定的间距排列在低频辐射单元100的下方，组成2
×
2的高频阵列形式。每个低频辐射单元100的第一辐射体132均对应一个高频辐射单元200，各第一辐射体132的正投影部分位于对应的高频辐射单元200上，开口谐振环136的周长为对应的高频辐射单元200的0.25～0.35λ。
45.可以理解的是，低频辐射单元100布置在高频辐射单元200口径的正上方位置，遮挡住部分高频辐射单元200，且在其上激励出来的感应电流的二次辐射会对高频辐射特性造成影响。开口谐振环136的设置利用了超材料的特性，对高频信号具有透波的特性，减小了低频辐射单元100对高频辐射特性的影响。
46.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。

技术特征：
1.一种低频辐射单元，其特征在于，包括：馈电基座，包括两个呈正交分布的巴伦；以及，低频辐射元，包括基板以及中心对称分布于所述基板上的四个第一辐射体，四个所述第一辐射体呈极化正交分布；其中，每个所述第一辐射体均包括环形辐射臂以及开口谐振环，所述环形辐射臂与所述开口谐振环分布于所述基板的不同介质层，每个所述环形辐射臂对应多个所述开口谐振环；各所述环形辐射臂呈中心对称分布，各所述开口谐振环呈半包围设置且具有开口，各所述开口谐振环的正投影位于对应的所述环形辐射臂上。2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述环形辐射臂具有多个辐射支臂，每个所述辐射支臂上相邻的两个所述开口谐振环的开口朝向相差180
°
。3.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，各所述开口谐振环的正投影的中心位于对应的所述辐射支臂上。4.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，每相邻的两个所述开口谐振环之间的间距相等。5.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述开口谐振环包括圆环开口型、方环开口型或者六边形开口型。6.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述低频辐射元还包括设于所述基板中心处的的四个第二辐射体，四个所述第二辐射体位于各所述第一辐射体之间且呈中心对称分布，所述巴伦分别与各所述第二辐射体电连接。7.根据权利要求6所述的低频辐射单元，其特征在于，所述第二辐射体呈l型。8.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述低频辐射元还包括设于所述基板上的四个第三辐射体，各所述第三辐射体位于相邻的两个所述第一辐射体之间且呈中心对称分布。9.根据权利要求8所述的低频辐射单元，其特征在于，所述第三辐射体呈线型。10.一种阵列天线，其特征在于，包括:低频辐射单元，所述低频辐射单元为如权利要求1-9任一项所述的低频辐射单元；以及，高频辐射单元；其中，每个所述低频辐射单元对应四个所述高频辐射单元，每个所述低频辐射单元的各所述第一辐射体均对应一个所述高频辐射单元，各所述第一辐射体的正投影部分位于对应的所述高频辐射单元上，所述开口谐振环的周长为对应的所述高频辐射单元的0.25～0.35λ。

技术总结
本发明提供一种低频辐射单元及阵列天线，低频辐射单元包括：馈电基座，包括两个呈正交分布的巴伦；以及，低频辐射元，包括基板以及中心对称分布于所述基板上的四个第一辐射体，四个所述第一辐射体呈极化正交分布；其中，每个所述第一辐射体均包括环形辐射臂以及开口谐振环，所述环形辐射臂与所述开口谐振环分布于所述基板的不同介质层，每个所述环形辐射臂对应多个所述开口谐振环；各所述环形辐射臂呈中心对称分布，各所述开口谐振环呈半包围设置且具有开口，各所述开口谐振环的正投影位于对应的所述环形辐射臂上。本发明提供的低频辐射单元及阵列天线旨在解决传统技术中不同频段天线之间存在干扰的问题。线之间存在干扰的问题。线之间存在干扰的问题。


技术研发人员：李慧敏 刘正贵 程伟 张宁 黄超杰
受保护的技术使用者：中信科移动通信技术股份有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/23