双极化辐射元件和天线制造技术

本发明专利技术提供了一种双极化辐射元件(100)。该双极化辐射元件(100)包括馈电布置(101)和四个偶极子臂(103)。该馈电布置(101)包括从馈电布置(101)的周边向中心延伸并且以均匀角度间隔(104)布置形成第一角度布置的四个槽(102)。该四个偶极子臂(103)从馈电布置(101)向外延伸并以均匀角度间隔(105)布置形成第二角度布置。四个偶极子臂(103)的第二角度布置相对于四个槽(102)的第一角度布置转动(106)。

Dual polarized radiation element and antenna

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双极化辐射元件和天线
本专利技术涉及一种用于天线的双极化辐射元件，即涉及一种被配置为发射两种不同极化辐射的辐射元件。本专利技术还涉及一种天线，具体涉及一种多频段天线，其包括根据本专利技术的至少一个双极化辐射元件，并且优选地包括一个或多个其他辐射元件。
技术介绍
随着LTE系统的部署，网络运营商为网络增加新的频谱以增加其网络容量。为此，促使天线供应商在不增加天线尺寸的情况下开发具有更多天线端口/阵列并支持更多频段的新天线。例如，当前LTE标准中的多输入多输出(multipleinputmultipleoutput,MIMO)要求至少在高频带中需要数量加倍的天线端口/阵列。特别地，为了开发当前LTE标准的全部性能，新天线必须在高频带中支持4x4MIMO。另外，为了为将来的部署做好准备，在低频带中也需要MIMO支持。与此同时，对天线与有源天线系统(activeantennasystem,AAS)的深度集成的需求在不断增大。这种集成导致高度复杂的系统，进而影响了作为商业现场部署的基础的天线形状因数。在这种情况下，主要的限制因素之一是天线高度。降低新天线的天线高度意味着AAS或传统无源天线系统的整体部署过程的显著简化。此外，为了便于站点获取，并满足有关站点升级的当地法规，新天线的天线宽度应至少与传统产品相当。特别是，为了保留站点原有的机械支撑结构，具体地说，新天线的风荷载应该等同于传统产品的风荷载。尽管需要更多的天线端口/阵列和更多的频带，但是所有上述因素仍然导致对新天线的天线高度和宽度有非常严格的限制。此外，尽管存在这些尺寸限制，新天线的射频(radiofrequency,RF)性能也应该等同于传统产品，以便维持(或甚至改善)覆盖区域和网络性能。具体地，当考虑包括在天线中的辐射元件的性能时，天线高度的降低自然意味着辐射元件的减少，并且将导致可以能够被可接受的RF性能覆盖的相对带宽的减小。因此，为了至少覆盖基站天线系统中的标准工作频带，并且为了以降低的天线高度至少维持相同的RF性能，需要不同于传统技术的辐射元件的新概念。为了满足上述4x4MIMO的需求，特别是相同天线孔径的高频带(highfrequencyband,HB)阵列的数量必须实际上加倍。为了也满足特别是关于天线宽度的上述尺寸限制，这些HB阵列应该比传统天线架构更靠近彼此放置。为此，需要尤其是低频带(lowerfrequencyband,LB)辐射元件的新概念，特别是可以与紧密分布的HB阵列共存的LB辐射元件的新概念。传统的LB辐射元件不足以满足上述要求。传统的LB辐射元件要么没有成形为使得它们可以用于具有非常紧密间隔的HB阵列的多频段天线架构中，要么它们没有分别相对于天线高度和工作带宽进行优化。
技术实现思路
鉴于上述挑战和缺点，本专利技术旨在改进传统的辐射LB元件和传统的多频段天线。特别地，本专利技术的一个目的是提供一种具有宽带特性但同时为低剖面的辐射元件。此外，辐射元件应具有允许多频段天线中的两个HB阵列之间的最小间隔的形状。特别地，辐射元件应该允许最大化利用多频段天线孔径中的可用空间。此外，应将辐射元件对HB阵列的影响最小化。值得注意的是，本文中的宽带特性意味着相对带宽大于30％。低剖面意味着天线高度小于0.15λ，其中λ是工作的辐射元件的频带的最低频率处的波长。本专利技术的目的是通过所附独立权利要求中提供的解决方案实现的。本专利技术的有利实施方式在从属权利要求中进一步限定。本专利技术的主要思想是在所提供的辐射元件中将偶极子馈电概念和辐射元件形状相结合，其中，偶极子馈电概念用于提供宽带特性，辐射元件形状被优化以与紧密排布的HB阵列一起在多频段天线中工作。本专利技术的第一方面提供了一种双极化辐射元件。该双极化辐射元件包括馈电布置和四个偶极子臂。该馈电布置包括从馈电布置的周边向中心延伸并且以均匀角度间隔布置形成第一角度布置的四个槽，该四个偶极子臂从馈电布置向外延伸并以均匀角度间隔布置形成第二角度布置，其中，四个偶极子臂的第二角度布置相对于四个槽的第一角度布置转动。所提到的转动围绕垂直于槽和偶极子臂的延伸方向的旋转轴线。该轴线从双极化辐射元件的底部向双极化辐射元件的顶部延伸穿过双极化辐射元件的中间。包括四个槽的馈电布置为辐射元件提供所需的宽带特性。辐射元件的形状，特别是分别相对彼此转动的偶极子臂和槽的角度布置，为辐射元件提供所需的形状，该形状被优化以与非常紧密间隔的HB阵列一起在多频段天线中工作。特别地，辐射元件的形状使其与在同一多频段天线上并排布置的高频率辐射元件之间的干扰最小化。因此，这允许将那些高频率辐射元件的不同阵列之间的距离最小化。特别地，辐射元件满足上述条件，即其首先为低剖面，而其次具有宽带特性。在第一方面的第一实现形式中，四个槽和四个偶极子臂分别以90°间隔布置，并且四个偶极子臂的第二角度布置相对于四个槽的第一角度布置转动45°。上述间隔可以包括诸如±5度或甚至仅±2度的制造公差间隔。因此，该辐射元件可以布置在天线上，使得辐射元件的两个发射辐射极化相对于天线的纵向轴线旋转45°。然而，辐射元件的偶极子臂被布置成使得两个偶极子臂与天线的纵向轴线成一直线延伸，而两个偶极子臂相对于该纵向轴线以90°角横向延伸。偶极子臂的这种取向允许将辐射元件布置在紧密间隔的HB阵列之间，其中，横向延伸的偶极子臂在这些HB阵列中的其他辐射元件之间延伸。在第一方面的另一实现形式中，相邻布置的槽相互垂直延伸，非相邻布置的槽相互成一直线延伸，并且两个成一直线延伸的槽对定义了双极化辐射元件的两个正交极化。在第一方面的另一实现形式中，每个槽在其内端终止于对称弯曲槽，优选地，终止于U形槽。对称弯曲槽的目的是延伸每个槽的总长度以达到阻抗匹配目的。通常，由于槽的长度不能再朝馈电布置的中心延伸，因此，以弯曲的方式延伸，例如，通过在馈电元件的周边方向向后引导对称弯曲槽。在第一方面的另一实现形式中，每个偶极子臂的至少一部分相对于馈电布置平面向上和/或向下延伸。在本公开中，馈电布置平面是穿过所有槽的平面，或者是具有位于其内的所有槽并且垂直于第二角度布置相对于第一角度布置转动所围绕的旋转轴线的平面。因此，偶极子臂的电长度可以变得更长，而不会增加它们的占用空间。此外，由于离地距离增加，可以减小对地电容，从而增加工作带宽。在第一方面的另一实现形式中，每个偶极子臂在其外端终止于翼片，特别地，终止于相对于馈电布置平面向下或向上弯曲并且可选地向馈电布置回弯的翼片。翼片使得辐射元件的偶极子臂的电长度更长，而不会增加它们的占用空间。在第一方面的另一实现形式中，辐射元件还包括布置在馈电布置上方的寄生定向器。寄生定向器可用于实现所需的带宽，从而最小化辐射元件的尺寸。在第一方面的另一实现形式中，寄生定向器从馈电布置向外延伸不超过四个偶极子臂中的每一个，和/或每个偶极子臂包括相对于馈电布置平面向上延伸的外侧部分，并且寄生定向器布置在四个外侧部分所限定的凹口中。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极化辐射元件(100)，包括/n馈电布置(101)，包括从所述馈电布置(101)的周边向中心延伸并且以均匀角度间隔(104)布置形成第一角度布置的四个槽(102)，以及/n四个偶极子臂(103)，从所述馈电布置(101)向外延伸并以均匀角度间隔(105)布置形成第二角度布置，/n其中，所述四个偶极子臂(103)的所述第二角度布置相对于所述四个槽(102)的所述第一角度布置转动(106)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双极化辐射元件(100)，包括
馈电布置(101)，包括从所述馈电布置(101)的周边向中心延伸并且以均匀角度间隔(104)布置形成第一角度布置的四个槽(102)，以及
四个偶极子臂(103)，从所述馈电布置(101)向外延伸并以均匀角度间隔(105)布置形成第二角度布置，
其中，所述四个偶极子臂(103)的所述第二角度布置相对于所述四个槽(102)的所述第一角度布置转动(106)。


2.根据权利要求1所述的双极化辐射元件(100)，其中
所述四个槽(102)和所述四个偶极子臂(103)分别以90°间隔(104,105)布置，以及
所述四个偶极子臂的所述第二角度布置相对于所述四个槽(102)的所述第一角度布置转动45°(106)。


3.根据权利要求1或2所述的双极化辐射元件(100)，其中
相邻布置的槽(102)相互垂直延伸，
非相邻布置的槽(102)相互成一直线延伸，以及
两个成一直线延伸的槽对定义了所述双极化辐射元件(100)的两个正交极化。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的双极化辐射元件(100)，其中
每个槽(102)在其内端终止于对称弯曲槽(201)，优选地，终止于U形槽。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的双极化辐射元件(100)，其中
每个偶极子臂(102)的至少一部分(203)相对于馈电布置平面向上和/或向下延伸。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的双极化辐射元件(100)，其中
每个偶极子臂(102)在其外端终止于翼片(204)，特别地，终止于相对于所述馈电布置平面向下或向上弯曲并且可选地向所述馈电布置(101)回弯的翼片。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的双极化辐射元件(100)，还包括
寄生定向器(401)，布置在所述馈电布置(101)上方。


8.根据权利要求7所述的双极化辐射元件(100)，其中
所述寄生定向器(401)从所述馈电布置(101)向外延伸不超过所述四个偶极子臂(103)中的每一个，和/或
每个偶极子臂(103)包括相对于所述馈电布置平面向上延伸的外侧部分(203)，并且所述寄生定向器(401)布置在四个所述外侧部分(203)所限定的凹口(501)中。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的双极化辐射元件(100)，其中
所述馈电布置(101)包括四条传输线(601)，每条传输线(601)穿过所述四个槽(102)中的一个。


10.根据权利要求9所述的双极化辐射元件(100)，其中
穿过非相邻槽(102)的两条传输线(601)合并成一条传输线(602)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安·司伽德尔·阿尔瓦雷斯，唐涛，布鲁诺·比斯孔蒂尼，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44