[实用新型]辐射单元及其线阵天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及移动通信线阵天线领域，尤其涉及一种辐射单元及其线阵天线。

背景技术

板状定向阵列天线由于其可以通过各辐射单元馈电的幅度、相位的改变以及反射板边界的改变实现复杂的总方向图，进而实现良好的区域覆盖。以单频段阵列天线为例，为实现较高的增益，阵元间的组阵间距通常为中心频点的0.8－1个波长，组阵间距太小会导致合成的增益不高，组阵间距太大会导致栅瓣的出现，尤其是在高楼建筑越来越多，移动蜂窝小区越来越小的情况下，常需要大下倾角的天线，更需要考虑组阵间距对栅瓣的影响，合理地选择阵列的组阵间距。

随着移动通信的迅速发展，现有网络中2G,3G,LTE多网共存，运营商迫切需求能同时满足这三个频段的天线，以减少网络建设成本，这就给天线设计提出了更高的要求：超宽频带，多频段共用等。

现有的技术中，多频天线中的不同频段辐射单元的分布可以分为两大类：一类是共轴排列，即各频段辐射单元在组阵时的轴线是相同的。另一类是并排排列，即各频段辐射单元在组阵时的轴线是不相同的，通常是两条平行的轴线上。但由于并排排列形式下，各频段辐射单元在反射板上所处的边界是不对称的，最终导致其辐射方向图也是不对称的，难以实现多个频段方向图对同一区域的良好覆盖，共轴排列就可以很好地避免这个问题，但共轴的缺点是不同频段辐射单元的组阵间距互相牵制，不同辐射单元之间的互耦较为严重，常需要设计低互耦，小型化的辐射单元以及增加去耦的边界。

GTE的专利US4434425提出将高频辐射单元嵌套在低频辐射单元中间，如图1所示，它为多频段天线共轴设计提供了方向，也为外围的低频单元设计指明了思路。

专利CN201134512Y给出了一种投影为圆形的设计。如图2所示，该辐射单元包括：两对极化正交的对称振子1a,2b,3c,4d，用于发射或接收通信信号。对应每个对称振子的平衡器5a,5b,5c,5d，对每个对称振子进行平衡馈电。每个对称振子，以对称振子1为例，包括对称固设在平衡器上的两个单元臂11a,11b,单元臂关于平衡器对称。每个单元臂一端与平衡器固设，另一端设有垂直向下的加载线，且均设有横截面大小不同于单元臂自身的横截面大小的调谐枝节14a,14b。该文献还公开了应用该辐射单元的线阵天线，如图3所示。图3中7为高频单元，9为低频单元，8为金属板。

除此之外，该文献还给出另一种优选实施方式。如图4所示，其单元臂11a’11b’与平衡器向内形成锐角。该文献公布的方案中，极化相同的一对对称振子之间的间距为0.4-0.6个工作波长，每个对称振子的长度相同且为0.4-0.6个工作波长。

专利CN201820883U给出了一种投影为八边形的设计，如图5所示，此方案中的辐射单元包括两对极化正交的偶极子，对每个偶极子进行平衡馈电的平衡器，每个偶极子包括一端对称固定安装在平衡器上的两个单元臂，单元臂的另一端设有加载线，每个偶极子关于平衡器呈非对称的折线状，其中，一个单元臂末端的加载线向内折弯，另一个单元臂的末端的加载线采取向下折弯。该文献还公开了应用该辐射单元组成的宽频双极化天线的结构，如图6所示。其中A1、A2为低频辐射单元，B1、B2、B3为高频辐射单元，C1为金属反射板。该方案中的4个偶极子两两间距为0.4-0.6个工作波长。

然而以上所述现有技术都存在一定的缺陷。US6333720专利，由于4个半波振子辐射臂均未做弯折处理，±45°极化的天线需将其旋转45度放置在反射板上，如图7所示。低频辐射单元对处于中间的高频辐射单元遮档明显，导致该高频单元方向图性能及电路性能严重恶化，进而整机性能下降，其实际天线中不得不在振子上方增加复杂的塑胶介质以降低频段间的严重互耦，但这也增加了天线的复杂程度及成本。

CN201134512Y专利和CN201820883U专利均对以上单元形式进行了改进，主要是将原先是直的辐射臂进行折弯，使其正面投影呈圆形或呈八边形，从一定程度上降低了低频辐射单元对处于两个低频辐射单元之间的高频辐射单元的影响，但随着与LTE超宽带高频单元（工作频段：1710～2690MHz）进行共轴组阵时，因2690MHz频点对应的波长才111mm，为了兼顾高频段方向图性能，将低频辐射单元的组阵间距进一步缩小的时候，还是会出现相同的问题。而导致原因是辐射单元的辐射臂没有合理布局，导致较小的组阵间距下会有严重的互耦问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种辐射单元，能够有效降低振子之间以及不同频段间的互耦，同时在保证结构可靠性的基础上进一步减小材料以及减轻天线重量。