專利名稱：天線單元、天線陣列及天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明實施例涉及通信技木，尤其涉及一種天線単元、天線陣列及天線。
背景技術：
隨著移動通信技術的迅速發(fā)展和移動通信業(yè)務量的急劇增加；移動通信網(wǎng)絡覆蓋在不斷地擴大和完善，作為移動通信系統(tǒng)關鍵部件之一的天線陣列相應地隨著移動通信網(wǎng)絡的建設而變得越來越重要。為了提高移動通信系統(tǒng)的性能，現(xiàn)有的天線陣列一般采用兩列相同的雙極化天線陣列并行的方案，當前的每一雙極化天線陣列僅包括一組天線単元。然而，現(xiàn)有的兩列雙極化天線陣列距離設置太近，相鄰的天線單元之間的影響很大，對天線性能造成了很大的影響，如増益低、隔離度較差。若兩列雙極化天線陣列中相鄰天線単元之間距離設置較遠，則導致整個天線的體積増大、其占用空間大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種天線単元、天線陣列及天線，用以解決現(xiàn)有技術中雙極化天線體積大、占用空間大的問題。本發(fā)明實施例提供的天線單元，包括第一天線子單元和第二天線子單元，所述第一天線子單元為方形結構的偶極子天線單元，所述第二天線子單元為十字形結構的偶極子天線單元，所述第二天線子單元布設在所述第一天線子單元的內(nèi)部。進ー步地，所述第二天線子單元布設在所述第一天線子單元的內(nèi)部，具體為所述第二天線子單元的十字形結構與所述第一天線子單元內(nèi)部的對角線重合或者基本重合。進ー步地，所述第一天線子單元所對應的兩個極化方向與所述第二天線子單元所對應的兩個極化方向相同。進ー步地，所述第一天線子單元包括四個獨立的直線型的第一輻射元件，每個第一輻射元件為單極化的偶極子，所述四個獨立的第一輻射元件組成方形結構。所述方形結構的第一天線子單元中兩個平行的第一輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外兩個平行的第一輻射元件的極化方向為負45°的極化方向。在方形結構的第一天線子單元中，所述兩個平行的第一輻射元件對應的正45°的極化方向與另外兩個平行的第一輻射元件對應的負45°的極化方向正交。進ー步地，所述第一輻射元件包括兩個輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。進ー步地，所述第二天線子單元包括兩個“X”形結構的第二輻射元件，所述第二輻射元件為單極化的偶極子，所述兩個“X”形結構的第二輻射元件組成十字形結構。進ー步地，在所述十字形結構的第二天線子單元中，其中ー個第二輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外ー個第二輻射元件的極化方向為負45°的極化方向。所述ー個第二輻射元件對應的正45°的極化方向與所述另外ー個第二輻射元件對應的負45°的極化方向正交。進ー步地，所述第二輻射元件包括四個輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。進ー步地，所述第二天線子單元包括兩組第三輻射元件，每組第三輻射元件包括兩個相對分布的“L”形結構的輻射子元件；所述輻射子元件為單極化的偶極子；所述兩組第三輻射元件組成十字形結構。在十字形結構的第二天線子單元中，其中ー組第三輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外ー組第三輻射元件的極化方向為負45°的極化方向。進ー步地，在十字形結構的第二天線子單元中，ー組第三輻射元件對應的正45°的極化方向與另外ー組第三輻射元件對應的負45°的極化方向正交。進ー步地，所述輻射子元件包括兩個夾角為90°的輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。 本發(fā)明實施例提供的天線陣列，包括反射板和位于所述反射板上的兩個或兩個以上的本發(fā)明任一所述的天線單元。進ー步地，任意相鄰的天線單元的距離為工作波長的0. 5至I. 5倍。本發(fā)明實施例提供的天線，包括本發(fā)明任一所述的天線陣列。由上述技術方案可知，本發(fā)明實施例的天線單元、天線陣列及天線，通過將方形結構的第一天線子單元和十字形結構的第二天線子單元組合，得到性能更高的天線單元，上述多個天線單元組成的天線陣列具備雙極化天線陣列的功能，并且能夠有效減少天線陣列所占用的空間。
圖I為本發(fā)明一實施例提供的天線單元的結構示意圖；圖2A為圖I所示的天線單元中的第一天線子單元的結構示意圖；圖2B和圖2C為圖2A所示的第一天線子單元中的第一輻射元件的極化方向示意圖；圖3A為圖I所示的天線單元中的第二天線子單元的結構示意圖；圖3B和圖3C為圖3A所示的第二天線子單元中的第二輻射元件的極化方向示意圖；圖4為本發(fā)明另ー實施例提供的天線單元的結構示意圖；圖5A為圖4所示的天線單元中的第二天線子單元的結構示意圖；圖5B和圖5C為圖5A所示的第二天線子單元中的第三輻射元件的極化方向示意圖；圖6A為本發(fā)明另ー實施例提供的天線陣列的結構示意圖；圖6B為圖6A所示的天線陣列的立體結構示意圖；圖7A為本發(fā)明另ー實施例提供的天線陣列的結構示意圖；圖7B為圖7A所示的天線陣列的立體結構示意圖；圖8A為本發(fā)明另ー實施例提供的天線陣列的結構示意圖；圖8B為圖8A所示的天線陣列的立體結構示意圖SC為本發(fā)明另ー實施例提供的天線陣列的結構示意圖；圖9至圖18為形成本發(fā)明ー實施例中的天線陣列的部分結構示意圖。
具體實施例方式本實施例中提供一種天線単元，該天線単元包括第一天線子單元和第二天線子單元；其中，第一天線子單元為方形結構的偶極子天線單元，第二天線子單元為十字形結構的偶極子天線單元，第二天線子單元布設在第一天線子單元的內(nèi)部。優(yōu)選地，第二天線子單元的十字形結構與所述第一天線子單元內(nèi)部的對角線重合或者基本重合?？梢岳斫獾氖?，第二天線子單元的十字形結構布設在第二天線子單元的對角線上。特別地，第一天線子單元所對應的兩個極化方向與第二天線子單元所對應的兩個 極化方向相同。在本實施例中，外圍的第一天線子單元為ー個獨立的偶極子天線單元；內(nèi)部的第ニ天線子單元也為ー個獨立的偶極子天線單元，并且，第一天線子單元和第二天線子單元相互獨立，且能夠支持相同的工作頻段，并能夠同時工作在收發(fā)雙エ模式下。由上述實施例可知，本實施例的天線單元，通過將方形結構的第一天線子單元和十字形結構的第二天線子單元組合，得到性能更高的天線單元。進ー步地，在本實施例的天線單元中，保證第一天線子單元所對應的兩個極化方向與第二天線子單元所對應的兩個極化方向相同，進ー步提高單個天線單元的性能，同時可保證上述天線單元組成的天線陣列占用的空間更小。如圖I至圖3C所示，圖I示出了本發(fā)明ー實施例中的天線單元的結構示意圖，圖2A示出了本發(fā)明實施例中的第一天線子單元的結構示意圖，圖2B和圖2C示出了第一天線子単元中的第一輻射元件的極化方向示意圖，圖3A示出了本發(fā)明實施例中的第二天線子単元的結構示意圖，圖3B和圖3C示出了第二天線子單元中的第二輻射元件的極化方向示意圖。在本實施例中，天線單元I包括第一天線子單元10和位于第一天線子單元10內(nèi)部的第二天線子單元20 ;如圖I所示。本實施例中第二天線子單元20在第一天線子單元內(nèi)部的位置與第一天線子單元10的對角線的位置重合或者基本重合。在實際應用中，若第ニ天線子單元20的位置與所述對角線的位置偏離少許(如10度左右)均屬于合理范圍。如圖2A所示，第一天線子單元10包括四個獨立的直線型的第一輻射元件(如圖中的IOla和101b)，每個第一輻射元件可為單極化的偶極子，四個獨立的第一輻射元件組成方形結構。如圖2B和圖2C所示，方形結構的第一天線子單元10中兩個平行的第一輻射元件IOla的極化方向可為正45°的極化方向(如圖2B所示)，另外兩個平行的第一輻射元件IOlb的極化方向可為負45°的極化方向，如圖2C所示。圖2A所示的方形結構的第一天線子單元中，兩個平行的第一輻射元件IOla對應的正45°的極化方向與另外兩個平行的第一輻射元件IOlb對應的負45°的極化方向正交。
當然，前述的第一輻射元件可包括兩個輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫(如圖6B所示的巴倫41)。優(yōu)選地，本實施例中第一輻射元件的兩個輻射臂的長度可以是相等的。上述四個第一輻射元件的結構可以是相同的。特別地，第一輻射元件的兩個輻射臂可以是一體結構或分體結構，連接輻射臂的巴倫可以是圓柱形結構或長條形結構，本實施例不對輻射臂和巴倫的結構進行限定，其根據(jù)實際需要進行設置。在實際應用中，上述任一輻射臂的長度和尺寸可根據(jù)實際使用的頻率和/或帶寬適當決定。如圖3A所示，第二天線子單元20包括兩個“X”形結構的第二輻射元件(如圖中的201a和201b)，第二輻射元件為單極化的偶極子，兩個“X”形結構的第二輻射元件組成十
字形結構。如圖3B和圖3C所示，在十字形結構的第二天線子單元20中，其中ー個第二輻射 元件201a的極化方向可為正45°的極化方向，另外ー個第二輻射元件201b的極化方向可為負45°的極化方向。其中，在圖3A所示的十字形結構的第二天線子單元20中，第二輻射元件201a對應的正45°的極化方向與第二輻射元件201b對應的負45°的極化方向正交。本實施例中的第二輻射元件包括四個輻射臂和與輻射臂連接的巴倫。優(yōu)選地，本實施例中第二輻射元件的四個輻射臂的長度可以是相等的。上述兩個第二輻射元件的結構可以是相同的。特別地，第二輻射元件的四個輻射臂可以是分體結構，連接輻射臂的巴倫可以是圓柱形結構或長條形結構，本實施例不對輻射臂和巴倫的結構進行限定，其根據(jù)實際需要進行設置。當然，上述任一輻射臂的長度和尺寸可根據(jù)實際使用的頻率和/或帶寬適當決定。如圖4至圖5C所示，圖4示出了本發(fā)明另一實施例中的天線單元的結構示意圖，圖5A示出了本發(fā)明實施例中的第二天線子單元的結構示意圖，圖5B和圖5C示出了第二天線子單元中的第二輻射元件的極化方向示意圖。 在本實施例中，天線單元3包括第一天線子單元10和位于第一天線子單元10內(nèi)部的第二天線子單元30 ;如圖I所示。本實施例中第二天線子單元30在第一天線子單元10內(nèi)部的位置與對角線的位置重合或者基本重合，若第二天線子單元30的位置與所述對角線的位置偏離少許(如10度左右)均屬于合理范圍。本實施例中的第一天線子單元10的結構與上述圖2A所示的結構相同，可參照上述描述。如圖5A所示，第二天線子單元30包括兩組第三輻射元件，每組第三輻射元件包括兩個相對分布的“L”形結構的輻射子元件32 ;輻射子元件32為單極化的偶極子；兩組第三輻射元件組成十字形結構。圖5A所示的兩組第三輻射元件中的輻射子元件的結構都是相同的。在其他實施例中，可以根據(jù)實際需求設置每組第三輻射元件中的輻射子元件的結構。特別地，第三輻射元件中的輻射子元件的輻射臂沿著第一天線子單元10的對角線對稱分布。如圖5B和圖5C所示，在十字形結構的第二天線子單元30中，其中ー組第三輻射元件的極化方向可為正45°的極化方向(如圖5B中的大黑色箭頭所示的方向)，另外ー組第三輻射元件的極化方向可為負45°的極化方向。其中，在十字形結構的第二天線子單元30中，ー組第三輻射元件對應的正45°的極化方向與另外ー組第三輻射元件對應的負45°的極化方向正交。本實施例中的輻射子元件32包括兩個夾角為90°的輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。優(yōu)選地，本實施例中輻射子元件32的兩個輻射臂的長度可以是相等的。圖5A中所示的四個輻射子元件的結構可以是相同的。當然，本實施例不對輻射臂和巴倫的結構進行限定，其根據(jù)實際需要進行設置。上述任ー輻射臂的長度和尺寸可根據(jù)實際使用的頻率和/或帶寬適當決定。由上述實施例可知，本實施例的天線單元，通過將方形結構的第一天線子單元和十字形結構的第二天線子單元組合，且保證第一天線子單元所對應的兩個極化方向與第二天線子單元所對應的兩個極化方向相同，進而提高單個天線單元的性能，該天線單元組成 的天線陣列能夠具備現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列的功能，且有效減少了天線陣列所占用的空間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供ー種天線陣列，該天線陣列包括反射板和位于反射板上的兩個或兩個以上的如上任一實施例所述的天線單元。在本實施例中，任意相鄰的天線單元的距離可為工作波長的0. 5至I. 5倍?，F(xiàn)有的工作波長為光速與工作頻率的比值。本實施例中的天線陣列能夠具備現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列的功能，可有效減少天線陣列所占的空間。如圖6A和圖6B所示，圖6A所示的天線陣列，包括位于反射板4上的兩個或兩個以上的天線單元I，該天線單元I沿著反射板4的方向以規(guī)定的間隔(如圖6A中的距離d)排列。本實施例中的反射板4向天線單元I提供共用的公共端(Ground，簡稱GND)電位。如圖6B所示，在本實施例中任意天線子單元中的輻射臂可通過對應的巴倫41連接至反射板4，該處的巴倫可以為現(xiàn)有的附加平衡支節(jié)單元。本實施例中上述任一輻射臂上均設置有饋電點。該巴倫的一端固定在反射板4 (如金屬反射板)上，另一端與對應的輻射臂連接。本實施例中的巴倫可為圓柱形結構或長方形結構。該巴倫的結構可根據(jù)實際需要設置，本實施例不對其進行限定。另外，圖6A中示出的天線陣列包括五個天線単元1，在實際應用中，天線陣列中的天線單元的數(shù)量可根據(jù)天線増益和/或天線的線束寬度適當決定。如圖7A和圖7B所示，圖7A所示的天線陣列，包括位于反射板4上的兩個或兩個以上的天線單元3，該天線単元3沿著反射板4的方向以規(guī)定的間隔(如圖7A中的距離d)排列。本實施例中的反射板4向天線單元3提供共用的GND電位。如圖7B所示，在本實施例中任意天線子單元中的輻射臂可通過對應的巴倫41連接至反射板4。本實施例中上述任一輻射臂上均設置有饋電點。如圖8A和圖8B所示，圖8A中所示出的天線陣列中相鄰的天線單元的結構不同，在圖8A、圖SB中的天線陣列包括圖I所示的天線單元I和圖4所示的天線單元3。其中，天線單元I和天線單元3交替排列，形成圖8A所示的天線陣列結構。
圖8A中所示的天線陣列也能夠解決現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列體積大、占用空間大的問題，利干天線陣列的小型化發(fā)展。圖SC中的天線陣列包括圖I所示的天線單元I和圖4所示的天線單元3。其中，天線單元I和天線單元3排列方式與圖8A中的排列方式不同。上述圖8A和圖8C僅為舉例說明，當然，在其他的實施例中，天線單元1(如圖I所示)和天線單元3 (如圖4所示)可任意組合排列，形成多種不同結構的天線陣列，本實施例不對天線單元I和天線單元3的排列組合方式進行限定。上述任意實施例中的天線陣列均能夠解決現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列體積大、占用空間大的問題。如圖9至圖18所示，圖9至圖18示出了形成本發(fā)明ー實施例中的天線陣列的部分結構示意圖。圖9至圖12中所示的天線陣列包括上述圖2A所示的第一天線子單元10和上述 圖3A所示的第二天線子單元20。其中，圖9中天線陣列的第一天線子單元10，第二天線子單元20交替排列，形成一獨立的天線陣列，并具有獨立的饋電網(wǎng)絡。圖10中所示的天線陣列中的第二天線子單元20和第一天線子單元10交替排列，形成一獨立的天線陣列，同時具有獨立的饋電網(wǎng)絡。在本實施例中，將圖9所示的天線陣列結構和圖10所示的天線陣列結構進行組合，可形成圖6A所示的天線陣列。相應地，圖11中所示的天線陣列包括三個第一天線子單元10和兩個第二天線子単元20 ;圖12中所示的天線陣列包括三個第二天線子單元20和兩個第一天線子單元10。在本實施例中，將圖11所示的天線陣列結構和圖12所示的天線陣列結構進行組合，可形成圖6A所示的天線陣列。圖13中所示的天線陣列包括上述圖2A所示的第一天線子單元10 ;圖14中所示的天線陣列包括和上述圖3A所示的第二天線子單元20。圖13和圖14所示的天線陣列為獨立的天線陣列，其具有獨立的饋電網(wǎng)絡。在本實施例中，將圖13和圖14所示的天線陣列進行組合，可形成圖6A所示的天線陣列。本實施例中僅示出組合成圖6A的天線陣列的部分組合方式。在實際應用中，不論通過何種組合方式獲得本實施例中示出的天線陣列的結構均屬于本發(fā)明的內(nèi)容。進ー步地，圖15至圖18中所示的天線陣列包括上述圖2A所示的第一天線子單元10和上述圖5A所示的第二天線子單元30。其中，圖15中天線陣列的第一天線子單元10，第二天線子單元30交替排列，形成一獨立的天線陣列，并具有獨立的饋電網(wǎng)絡。圖16中所示的天線陣列中的第二天線子單元30和第一天線子單元10交替排列，形成一獨立的天線陣列，同時具有獨立的饋電網(wǎng)絡。在本實施例中，將圖15所示的天線陣列結構和圖16所示的天線陣列結構進行組合，可形成圖7A所示的天線陣列。相應地，圖18中所示的天線陣列包括三個第二天線子單元30和三個第一天線子単元10 ;圖17中所示的天線陣列包括三個第一天線子單元10和三個第二天線子單元30。在本實施例中，將圖18所示的天線陣列結構和圖17所示的天線陣列結構進行組合，可形成圖7A所示的天線陣列。上述僅示出組合成圖7A的天線陣列的部分組合方式。在實際應用中，不論通過何種組合方式獲得本實施例中示出的天線陣列的結構均屬于本發(fā)明的內(nèi)容。由上述實施例可知，本實施例中的一列天線陣列能夠具備現(xiàn)有技術中兩列雙極化天線陣列的功能，進而能夠解決現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列體積大、占用空間大的問題。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種天線，該天線可包括本發(fā)明任意實施例所述的天線陣列。舉例來說，可以包括上述圖6A所列舉的天線陣列、圖7A所例舉的天線陣列、和/或包括圖8A所例舉的天線陣列等。本發(fā)明實施例中整個天線的體積小，占用空間少。上述天線應用在基站中，可使基 站的天線性能提高，且有利于基站天線的小型化發(fā)展。最后應說明的是以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
權利要求
1.一種天線単元，其特征在于，包括 第一天線子單元和第二天線子單元， 所述第一天線子單元為方形結構的偶極子天線單元，所述第二天線子單元為十字形結構的偶極子天線單元， 所述第二天線子單元布設在所述第一天線子單元的內(nèi)部。
2.根據(jù)權利要求I所述的天線單元，其特征在于，所述第二天線子單元布設在所述第一天線子單元的內(nèi)部，具體為 所述第二天線子單元的十字形結構與所述第一天線子單元內(nèi)部的對角線重合或者基本重合。
3.根據(jù)權利要求I所述的天線單元，其特征在于，所述第一天線子單元所對應的兩個極化方向與所述第二天線子單元所對應的兩個極化方向相同。
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的天線單元，其特征在于，所述第一天線子單元包括 四個獨立的直線型的第一輻射元件，每個第一輻射元件為單極化的偶極子，所述四個獨立的第一輻射元件組成方形結構。
5.根據(jù)權利要求4所述的天線單元，其特征在于，所述方形結構的第一天線子單元中兩個平行的第一輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外兩個平行的第一輻射元件的極化方向為負45 °的極化方向。
6.根據(jù)權利要求5所述的天線單元，其特征在于，在方形結構的第一天線子單元中， 所述兩個平行的第一輻射元件對應的正45°的極化方向與另外兩個平行的第一輻射元件對應的負45°的極化方向正交。
7.根據(jù)權利要求4所述的天線單元，其特征在于，所述第一輻射元件包括兩個輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。
8.根據(jù)權利要求I或2或3所述的天線單元，其特征在于，所述第二天線子單元包括 兩個“X”形結構的第二輻射元件，所述第二輻射元件為單極化的偶極子，所述兩個“X”形結構的第二輻射元件組成十字形結構。
9.根據(jù)權利要求8所述的天線單元，其特征在干，在所述十字形結構的第二天線子單元中，其中ー個第二輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外ー個第二輻射元件的極化方向為負45°的極化方向。
10.根據(jù)權利要求9所述的天線單元，其特征在于，所述ー個第二輻射元件對應的正45°的極化方向與所述另外ー個第二輻射元件對應的負45°的極化方向正交。
11.根據(jù)權利要求8所述的天線單元，其特征在于，所述第二輻射元件包括四個輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。
12.根據(jù)權利要求I或2或3所述的天線單元，其特征在于，所述第二天線子單元包括 兩組第三輻射元件，每組第三輻射元件包括兩個相對分布的“L”形結構的輻射子元件；所述輻射子元件為單極化的偶極子； 所述兩組第三輻射元件組成十字形結構。
13.根據(jù)權利要求12所述的天線單元，其特征在干，在十字形結構的第二天線子單元中，其中ー組第三輻射元件的極化方向為正45°的極化方向，另外ー組第三輻射元件的極化方向為負45°的極化方向。
14.根據(jù)權利要求13所述的天線單元，其特征在于，在十字形結構的第二天線子單元中，ー組第三輻射元件對應的正45°的極化方向與另外ー組第三輻射元件對應的負45°的極化方向正交。
15.根據(jù)權利要求12所述的天線單元，其特征在于，所述輻射子元件包括兩個夾角為90°的輻射臂和與所述輻射臂連接的巴倫。
16.ー種天線陣列，其特征在于，包括 反射板和位于所述反射板上的兩個或兩個以上的如上權利要求I至15任一所述的天線單元。
17.根據(jù)權利要求16所述的天線陣列，其特征在于，任意相鄰的天線單元的距離為エ作波長的0. 5至I. 5倍。
18.—種天線，其特征在于，包括如上權利要求16或17所述的天線陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線單元、天線陣列及天線，其中，天線單元包括第一天線子單元和第二天線子單元，所述第一天線子單元為方形結構的偶極子天線單元，所述第二天線子單元為十字形結構的偶極子天線單元，所述第二天線子單元布設在所述第一天線子單元的內(nèi)部。天線陣列包括反射板和位于所述反射板上的兩個或兩個以上的本發(fā)明中的天線單元。由此，包括上述天線單元的天線陣列能夠具備現(xiàn)有技術中雙極化天線陣列的功能，進而可有效減少天線陣列所占用的空間。
文檔編號H01Q1/36GK102769175SQ20121016794
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者羅英濤, 肖偉宏 申請人:華為技術有限公司