辐射元件、天线组件和基站天线制造技术

本发明专利技术涉及一种辐射元件，所述辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器具有第一偶极臂和第二偶极臂，所述第一偶极臂和第二偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第二辐射器，所述第二辐射器具有第三偶极臂和第四偶极臂，所述第三偶极臂和第四偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第一馈电线，所述第一馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第一极化的射频信号；和第二馈电线，所述第二馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第二极化的射频信号。根据本发明专利技术的辐射元件能够有效地改善天线的辐射方向图。此外，本发明专利技术还涉及一种天线组件和基站天线。还涉及一种天线组件和基站天线。还涉及一种天线组件和基站天线。

【技术实现步骤摘要】
辐射元件、天线组件和基站天线


[0001]本专利技术一般涉及无线电通信，更具体地说，涉及一种用于蜂窝通信系统的辐射元件、天线组件以及基站天线。

技术介绍

[0002]蜂窝通信系统在本领域中是公知的。在蜂窝通信系统中，地理区域被分成一系列区域，这些区域被称为由各个基站服务的“小区”。基站可以包括一个或多个基站天线，其被配置为提供与由基站服务的小区内的移动订户的双向射频(“RF”)通信。
[0003]在许多情况下，每个基站被划分为各“扇区”。在最常见的配置中，六角形小区分为三个120
°
扇区，每个扇区由一个或多个基站天线提供服务，其方位半功率波束宽度(HPBW)约为65
°
。通常，基站天线安装在塔架结构上，其中由基站天线产生的辐射图案(这里也称为“天线波束”)向外指向。基站天线通常实现为辐射元件的线性或平面相控阵列。
[0004]为了适应日益增长的蜂窝通信量，蜂窝运营商已经在各种新的频带中增加了蜂窝服务。虽然在一些情况下，有可能使用所谓的“宽带”或“超宽带”辐射元件的线性阵列来在多个频带中提供服务，但在其它情况下，需要使用不同的辐射元件的线性阵列或平面阵列来支持不同频带中的服务。
[0005]随着频带数量的增加，扇区化的增加变得越来越普遍(例如，将小区划分成六个、九个或者甚至十二个扇区)，并且在典型的基站处部署的基站天线的数量显著增加。然而，由于本地分区条例和/或天线塔的重量以及风力载荷限制等原因，对于可以在给定基站处部署的基站天线的数量经常存在限制。为了在不进一步增加基站天线数量的情况下增加容量，已经引入了所谓的多频带基站天线，其中辐射元件的多个线性阵列被包括在单个天线中。一种非常常见的多频带基站天线包括用于在617/698-960MHz频带中的一些或全部中提供服务的“低频带”辐射元件的一个线性阵列，以及用于在1427/1695-2690MHz频带中的一些或全部中提供服务的“高频带”辐射元件的两个线性阵列。这些低频带和高频带辐射元件的线性阵列典型地以并排方式安装。
[0006]对如下基站天线也存在很大的兴趣，这些基站天线可以包括低频带辐射元件的两个线性阵列和高频带辐射元件的两个(或四个)线性阵列。这些天线可以用在各种应用中，包括4x4多输入多输出(“MIMO”)应用，或者作为具有两个不同的低频带(例如，700MHz低频带线性阵列和800MHz低频带线性阵列)和两个不同的高频带(例如，1800MHz高频带线性阵列和2100MHz高频带线性阵列)的多频带天线。然而，以商业上可接受的方式实现这种天线是具有挑战性的，因为在低频带中实现65
°
方位角HPBW天线波束通常需要至少200mm宽的低频带辐射元件。然而，当低频带辐射元件的两个阵列与在其之间的高频带线性阵列并排放置时，可能需要具有大约500mm宽度的基站天线。这种大型天线可能具有非常高的风力载荷、可能非常重、和/或可能制造起来是昂贵的。运营商更喜欢宽度大约为430mm或者小于430mm(例如400mm、380mm)的RRVV基站天线。
[0007]为了实现具有两个低频带线性阵列和两个高频带线性阵列的天线，可以减小低频
带辐射元件的尺寸和/或可以减小线性阵列之间的横向间隔。不幸的是，随着辐射元件的线性阵列更接近地排列在一起，线性阵列之间信号耦合的程度可能增加。例如，低频带辐射元件之间或高频带辐射元件之间的耦合干扰可能增加；低频带辐射元件会对处于下方区域的高频带辐射元件产生较大散射影响(scattering effect)。这种“寄生”耦合可能导致不期望的HPBW的增加。类似地，任何低频带辐射元件的尺寸的减小通常将导致HPBW的增加。
[0008]现代基站天线中使用的辐射元件通常发送和接收具有线性极化的RF信号。大多数基站天线具有双极化辐射元件，它们以两个正交线性极化发射和接收RF信号。尽管一小部分现代基站天线包括以垂直和水平极化方式发送和接收RF信号的辐射元件，但绝大多数双极化辐射元件都配置为以+45
°
和-45
°
极化方式发送和接收RF信号。此类辐射元件通常称为+/-45
°
极化辐射元件。常规的+/-45
°
极化辐射元件包括+45
°
极化偶极辐射器和-45
°
极化偶极辐射器，它们分别连接到第一和第二馈电网络。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够克服现有技术中至少一个缺陷的辐射元件、天线组件以及相关的基站天线。
[0010]按照本专利技术的第一方面，提供一种辐射元件，所述辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器具有第一偶极臂和第二偶极臂，其中，所述第一偶极臂和第二偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第二辐射器，所述第二辐射器具有第三偶极臂和第四偶极臂，其中，所述第三偶极臂和第四偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第一馈电线，所述第一馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第一极化的射频信号；和第二馈电线，所述第二馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第二极化的射频信号。
[0011]根据本专利技术的辐射元件能够有效地改善天线的辐射方向图。
[0012]在一些实施例中，所述第一馈电线包括第一带状线区段和第二带状线区段，所述第一带状线区段构成为给第一偶极臂和第四偶极臂馈送第一极化的射频信号，所述第二带状线区段构成为给第二偶极臂和第三偶极臂馈送第一极化的射频信号；并且所述第二馈电线包括第三带状线区段和第四带状线区段，所述第三带状线区段构成为给第一偶极臂和第三偶极臂馈送第二极化的射频信号，所述第四带状线区段构成为给第二偶极臂和第四偶极臂馈送第二极化的射频信号。
[0013]在一些实施例中，所述辐射元件包括：第一导电结构，所述第一偶极臂安装在第一导电结构上；第二导电结构，所述第二偶极臂安装在第二导电结构上；第三导电结构，所述第三偶极臂安装在第三导电结构上；和第四导电结构，所述第四偶极臂安装在第四导电结构上。
[0014]在一些实施例中，所述第一带状线区段布置在第一导电结构和第四导电结构之间的馈电间隙中，并且所述第二带状线区段布置在第二导电结构和第三导电结构之间的馈电间隙中；并且所述第三带状线区段布置在第一导电结构和第三导电结构之间的馈电间隙中，并且所述第四带状线区段布置在第二导电结构和第四导电结构之间的馈电间隙中。
[0015]在一些实施例中，每个偶极臂分别包括第一导电路径和第二导电路径，第一导电路径和第二导电路径分别包括至少一个狭窄臂区段和至少一个加宽臂区段。
[0016]在一些实施例中，第一导电路径和第二导电路径形成一个导电环。
[0017]在一些实施例中，每个偶极臂的长度除以其宽度的商的下限值为：1.5、1.75、2、2.25、2.5、3、3.5、4或5。
[0018]在一些实施例中，每个偶极臂中的至少一个加宽臂区段是非平面加宽区段，所述加宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.辐射元件，其特征在于，所述辐射元件包括：第一辐射器，所述第一辐射器具有第一偶极臂和第二偶极臂，其中，所述第一偶极臂和第二偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第二辐射器，所述第二辐射器具有第三偶极臂和第四偶极臂，其中，所述第三偶极臂和第四偶极臂分别包括狭窄臂区段和加宽臂区段；第一馈电线，所述第一馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第一极化的射频信号；和第二馈电线，所述第二馈电线构成为给第一偶极臂、第二偶极臂、第三偶极臂和第四偶极臂馈送第二极化的射频信号。2.根据权利要求1所述的辐射元件，其特征在于，所述第一馈电线包括第一带状线区段和第二带状线区段，所述第一带状线区段构成为给第一偶极臂和第四偶极臂馈送第一极化的射频信号，所述第二带状线区段构成为给第二偶极臂和第三偶极臂馈送第一极化的射频信号；并且所述第二馈电线包括第三带状线区段和第四带状线区段，所述第三带状线区段构成为给第一偶极臂和第三偶极臂馈送第二极化的射频信号，所述第四带状线区段构成为给第二偶极臂和第四偶极臂馈送第二极化的射频信号；和/或所述辐射元件包括：第一导电结构，所述第一偶极臂安装在第一导电结构上；第二导电结构，所述第二偶极臂安装在第二导电结构上；第三导电结构，所述第三偶极臂安装在第三导电结构上；和第四导电结构，所述第四偶极臂安装在第四导电结构上；和/或所述第一带状线区段布置在第一导电结构和第四导电结构之间的馈电间隙中，并且所述第二带状线区段布置在第二导电结构和第三导电结构之间的馈电间隙中；并且所述第三带状线区段布置在第一导电结构和第三导电结构之间的馈电间隙中，并且所述第四带状线区段布置在第二导电结构和第四导电结构之间的馈电间隙中；和/或每个偶极臂分别包括第一导电路径和第二导电路径，第一导电路径和第二导电路径分别包括至少一个狭窄臂区段和至少一个加宽臂区段；和/或第一导电路径和第二导电路径形成一个导电环；和/或每个偶极臂的长度除以其宽度的商的下限值为：1.5、1.75、2、2.25、2.5、3、3.5、4或5。3.根据权利要求1至2之一所述的辐射元件，其特征在于，每个偶极臂中的至少一个加宽臂区段是非平面加宽区段，所述加宽臂区段包括沿第一方向延伸的第一加宽臂子区段和沿第二方向从第一加宽臂子区段延伸出去的第二加宽臂子区段，其中，所述第二方向不同于所述第一方向；和/或所述第二方向与所述第一方向构成有在80度至100度之间的角度；和/或每个辐射器的长度处于150毫米至200毫米之间；和/或每个辐射器的长度处于170毫米至180毫米之间；和/或每个偶极臂构成为钣金件臂或基于PCB的臂；和/或第一馈电线和第二馈电线分别构成为钩状馈电线；和/或第一馈电线和第二馈电线分别包括第一带状线区段、第二带状线区段和处于第一和第
二带状线区段之间的馈电区段；和/或第一馈电线和第二馈电线形成第一交叉图案，并且第一辐射器和第二辐射器形成第二交叉图案，其中，第一交叉图案相对于第二交叉图案旋转一定角度；和/或第一交叉图案相对于第二交叉图案旋转45
°
；和/或每个导电结构分别与馈电板的接地层电连接，辐射元件安装在所述馈电板上；或者每个导电结构分别与反射体耦合连接；和/或第一和第二馈电线分别与馈电板上的传输线电连接，辐射元件安装在所述馈电板上；或者第一和第二馈电线分别与电缆的内导体电连接；和/或第一极化是+45
°
极化，并且第二极化是-45
°
极化；和/或第一馈电线安装在介质元件上，所述介质元件处于导电结构和第一馈电线之间。4.根据权利要求1至3之一所述的辐射元件，其特征在于，所述辐射元件包括第一馈电结构和第二馈电结构，第一馈电结构在其远离反射体的端部上具有第一接合槽，第二馈电结构在其靠近反射体的端部上具有第二接合槽，借助于所述第一接合槽和第二接合槽，第一馈电结构和第二馈电结构彼此交叉接合；和/或所述第一馈电结构和第二馈电结构分别构成为多层印刷电路板；和/或第一馈电结构包括：第一金属图案、在第一金属图案两侧的两个接地层以及相应在接地层与第一金属图案之间的两个介质层，其中，第一金属图案包括所述第一馈电线；和第二馈电结构包括：第二金属图案、在第二金属图案两侧的接地层以及在接地层与第二金属图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴润苗，吴博，李曰民，
申请(专利权)人：康普技术有限责任公司，
类型：发明
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