專利名稱：天線振子、天線單元及天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種天線振子、天線單元及天線。
背景技術：
天線是移動通信系統(tǒng)中的一個能量轉換裝置，一般與基站配套使用，基站的移動 臺發(fā)射的電磁波信號經(jīng)過天線轉換成電信號，供基站處理；反向地，基站將電信號通過天線 轉換成電磁信號在自由空間中進行傳播，移動臺可以隨機接收，從而實現(xiàn)通信系統(tǒng)的雙向 通信。隨著運營商網(wǎng)絡的發(fā)展，越來越多的天線需要共站址安裝，大量的天線需要安裝在一 個鐵塔或抱桿上，若天線較大則占用安裝空間較大，給運營商選擇站址的位置造成困難，提 升運營成本。另一方面天線體積較大，也提高了天線制造的物料成本、及天線運輸?shù)某杀?。目前移動通信中，定向天線使用較多的是水平面波束寬度65度的情形。半波振子 的波束寬度為78度，通過反射板可以將波束寬度約束在65度左右，但存在一個明顯的問題 是反射板的寬度和高度都將很大，從而造成天線的體積較大。目前業(yè)界通過優(yōu)化改良半波 振子實現(xiàn)較窄的波束，進而減小反射板的寬度和高度來達到縮小天線的目的。圖1為現(xiàn)有技術提供的一種天線單元，它是利用方框振子1形成振子面，用一個圓 柱2對方框振子1進行饋電，圓柱2用螺釘固定在天線單元的支撐巴倫3上。從上述對現(xiàn)有天線單元的介紹中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題由于天線單 元的半波振子本身的輸入阻抗為75歐，輸出阻抗為50歐姆，因此需要在巴倫上增加阻抗匹 配的部分，而一個阻抗匹配段是四分之一個波長，因此也決定了半波振子天線的高度必須 滿足四分之一波長才能達到阻抗匹配。進而導致了天線的厚度仍然很厚，另外由于振子上 電流集中，只能在反射板的較小區(qū)域內激勵起感應電流，而造成波束寬度較寬，而為了達到 要求的波束寬度，只能通過增加反射板寬度來實現(xiàn)。因此，由這兩個原因也造成了現(xiàn)有的半 波振子天線單元的厚度較高，且與之配合的反射板的寬度較寬，導致天線的體積較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種天線單元、天線振子及天線，不但可保持天線的體積較小， 且可保證天線的性能。本發(fā)明實施例還提供一種天線振子，用在上述的天線單元中，包括兩對振子，每對振子由兩個框形振子構成，各框形振子上設有開口，各框形振子內 均設置一個線振子，所述線振子一端與所在框形振子的開口相對并保持一定距離，所述線 振子另一端與所在框形振子的開口的相對端的本體電性連接；每對振子的兩個框形振子通 過各框形振子內電性連接線振子的部位固定連接；所述兩對振子通過每對振子的框形振子 內固定線振子的部位相互連接。本發(fā)明實施例還提供一種天線單元，包括天線振子和巴倫；所述天線振子采用上述權利要求1 7任一項所述的天線振 子；
所述天線振子設置在巴倫上，通過巴倫上設置的饋電部件使所述天線振子的兩對 振子電性連接。本發(fā)明實施例進一步提供一種天線，包括天線單元、反射板、天線罩和饋電系統(tǒng)；其中，所述天線單元采用上述的天線單 元；所述天線單元設置在所述反射板上，所述天線單元與反射板均設置在天線罩內， 所述天線單元的天線振子與天線罩外的所述饋電系統(tǒng)電性連接。由上述本發(fā)明實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例通過將兩對框形振 子組合，并在每個框形振子內設置一線振子，兩對框形振子與各自的線振子電性連接后形 成天線振子，這種結構的天線振子改變了輸入阻抗，因此在制成天線單元后阻抗匹配過程 中，不需要使巴倫上的阻抗匹配段達到四分之一長個波長即可實現(xiàn)阻抗匹配，可減小利用 該天線振子的天線單元的厚度；另外由于天線振子面(方框振子+線振子)較大，振子上的 電流相對分散，在反射板上能激勵起較均勻的電流，可以將波束寬度變窄，因此由該天線振 子構成的天線單元只需要與較小寬度的反射板配合即能達到天線對性能的要求。利用由該 天線振子構成的天線單元制成的天線相比現(xiàn)有的普通半波振子天線可減小25%的截面積， 達到了天線小型化的目的。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為現(xiàn)有技術提供的天線單元的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一提供的天線振子的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例二提供的天線振子的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例三提供的天線振子的結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種天線振子的結構示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的又一種天線振子的結構示意圖；圖7為本發(fā)明實施例四提供的天線單元的結構示意圖；圖8為圖7中天線單元的側視示意圖；圖9為本發(fā)明實施例五提供的天線單元的結構示意圖；圖10為本發(fā)明實施例六提供的天線單元的結構示意圖；圖11為本發(fā)明實施例提供的另一種天線單元的結構示意圖；圖12為本發(fā)明實施例提供的又一種天線單元的結構示意圖；圖13為本發(fā)明實施例七提供的天線的結構示意圖；圖14為本發(fā)明實施例七提供的天線的側視結構示意圖。
具體實施例方式為便于理解，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲 得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一本實施例一提供一種天線振子，可用在天線單元中，如圖2所示，該天線振子包括 兩對振子，每對振子由兩個框形振子21構成，框形振子可采用正方形結構、長方形結構、多 邊形結構、橢圓形結構、圓形結構等各種結構形式，框形振子21上設有開口 211，如圖2中所 示框形振子采用的是正方形的方框振子，則開口設置在該方框振子的一角端部位；框形振 子21內設有一個線振子31，線振子31可與所在的框形振子21處于同一平面，線振子可為 實體結構，或者為框架結構，本實施例圖8中的線振子31采用的直線形柱狀結構振子，線振 子31 —端311與框形振子21角端部位的開口 211相對并保持一定距離，線振子31另一端 312與框形振子21相對于其開口 211的相對端的框形振子21本體電性連接(圖2中所示 為方框振子，則與線振子電性連接的部位是方框振子開口所在角端部位的對角，即線振子 31設置在框形振子21的開口 211的角端部位所在的對角線上)。在上述天線振子中，構成天線振子兩對振子中，每對振子的兩個框形振子與各框 形振子內設置的線振子可以為一體結構，只要保證線振子固定在穩(wěn)各自的框形振子上并實 現(xiàn)兩者電性連接即可，再將兩對振子組裝成整體的天線振子，這樣可保證每對振子的精度 及性能。也可以兩對振子為一體結構來構成天線振子，并將每對振子的各框形振子和各框 形振子內設置的線振子也制成一體結構，這樣便形成一體結構的具有四個框形振子的天線 振子，這種一體式結構可有效保證整個天線振子的尺寸精度，進而保證利用該天線振子的 天線單元的性能，也方便該天線振子的制造?？梢灾?，天線振子也可采用組裝結構，但會因天線振子尺寸精度不夠準確，對利 用該天線振子制成的天線的性能造成一定影響。本實施例中給出的天線振子，由于兩對振子中，每對振子均由兩個框形振子構成， 并在各框形振子內均設置一線振子，這種結構的天線振子改變了輸入阻抗，因此在制成天 線單元后阻抗匹配過程中，不需要使巴倫上的阻抗匹配段達到四分之一長個波長即可實現(xiàn) 阻抗匹配，可減小利用該天線振子的天線單元的厚度；另外由于天線振子面(方框振子+線 振子)較大，振子上的電流相對分散，在反射板上能激勵起較均勻的電流，可以將波束寬度 變窄，因此由該天線振子構成的天線單元只需要與較小寬度的反射板配合即能達到天線對 性能的要求。利用由該天線振子構成的天線單元制成的天線相比現(xiàn)有的普通半波振子天線 可減小25%的截面積，達到了天線小型化的目的。實施例二本實施例二提供一種天線振子，可用在天線單元中，該天線振子與實施例一中給 出的天線振子的結構基本相同，該天線振子也包括兩對振子，每對振子由兩個框形振子21 構成，并在各框形振子21內設置一個線振子，線振子也設置在框形振子21的開口 211的角 端部位所在的對角線上，與實施例一給出的天線振子不同的是，框形振子21內設置的線振 子采用的是兩個或兩個以上的直條狀振子將一端呈一定夾角連接后形成的振子對，該振子 對安裝在框形振子21內，并沿框形振子的對角線對稱；如圖3所示，以兩個直條狀振子連接 成V型線振子對41為例進行說明，V型線振子41的開口端411與框形振子21角端部位的開口 211相對并保持一定距離；V型線振子41的另一端412與框形振子21內相對于其開 口 211的角端部位212電性連接。本實施例中的天線振子也可以縮小振子的水平面波束寬度，采用該振子制成的天 線單元只需要較小寬度的反射板就能形成需要的波束寬度，也達到既保證天線的性能，又 使天線小型化的目的。實施例三本實施例三提供一種天線振子，可用在天線單元中，該天線振子與實施例一、二中 給出的天線振子的結構基本相同，該天線振子也包括由四個框形振子構成的兩對振子，并 在各框形振子內設置一個線振子，線振子也設置在框形振子的開口的角端部位所在的對角 線上，與實施例一、二中給出的天線振子不同的是，框形振子內的線振子采用的是四邊形或 多邊形結構的振子。如圖4所示，以四邊形線振子為例進行說明，四邊形線振子51沿框形 振子的對角線對稱設置在框形振子21內，四邊形線振子51 —端與框形振子21角端部位的 開口 211相對并保持一定距離；四邊形線振子51另一端與框形振子21內相對于其開口 211 的角端部位212電性連接。這種結構的天線振子也可以縮小振子的水平面波束寬度，使采 用該振子形成的天線單元只需要與較小的反射板配合就能形成需要的波束寬度，達到既保 證最后制成天線的性能，又可使天線小型化?？梢灾?，上述實施例四至六的各天線振子實施例中，構成天線振子的各框形振 子不僅可采用方框形，還可以采用其它結構，如長方形結構、多邊形結構、橢圓形結構、圓 形結構等?？蛐握褡觾鹊木€振子還可以采用其它結構，如可采用圖5所示的圓形線振子61 ； 圖6所示的橢圓形線振子71 ；或蝶形線振子(圖中未示出)等，只要該線振子設置在框形 振子內的對角線上，并使線振子沿框形振子的對角線對稱，與框形振子配合縮小振子的水 平面波束寬度即可，不因線振子的具體結構形式對本發(fā)明的天線振子造成限定。實施例四本實施例四提供一種天線單元，可用在天線中，用于發(fā)射或接收電磁波信號，如圖 7、8所示，該天線單元包括天線振子和巴倫；其中，天線振子可采用上述實施例一至三中給出的天線振子，該 天線包括兩對振子，每對振子包括兩個結構基本相同的框形振子21，各框形振子21上設有 開口 211，若為方框振子則開口 211設置在方框振子的一個角端部位，框形振子21內設有一 個線振子31，線振子31可與所在的框形振子21處于同一平面，線振子可為實體結構，或者 為框架結構，如圖2中所示的線振子31采用的是直線的柱狀結構振子，線振子31 —端311 與框形振子21的開口 211相對并保持一定距離，使框形振子21的開口 211與線振子31的 末端構成一個三角形，線振子31另一端與框形振子21內相對于開口 211的相對端的本體 部212電性連接(圖7中所示為方框振子，則與線振子電性連接的部位是方框振子開口所 在角端部位的對角，即線振子31設置在框形振子21的開口 211的角端部位所在的對角線 上)；在框形振子內用于電性連接線振子的角端部位處還設有固定安裝孔。每對振子的兩個框形振子通過各框形振子內電性連接線振子的部位固定連接；兩 對振子通過每對振子的各框形振子用于固定其內線振子的部位固定連接(圖7中所示為方 框振子，則兩對方框振子通過連接各自線振子的角端部位固定連接)，連接后的框形振子通過它們之間相互連接的部位設置在巴倫22上，即通過各框形振子角端部位設置的固定安 裝孔與螺栓M配合固定安裝在巴倫22上，通過巴倫22上設置的饋電部件23使兩對振子 電性連接。巴倫22內還設有阻抗匹配部件，一般為利用導電材料制成的片狀饋電板，該阻 抗匹配部件與所述天線振子電性連接，用于實現(xiàn)天線振子與天線的饋電系統(tǒng)的阻抗匹配。實際中，上述天線單元中，若天線振子的框形振子采用方框振子，則每個方框振子 的每條邊長可設為該天線單元接收或發(fā)射電磁波信號波長的0. 2 0. 4倍，一般方框振子 的每條邊長最好采用接收或發(fā)射電磁波信號波長的0. 25倍。上述天線單元中，構成天線振子的兩對振子中，每對天線振子的各框形振子與該 框形振子內設置的線振子可以為一體結構，再將兩對振子組裝成整體的天線振子。這樣可 保證每對振子的精度，進而保證天線振子的性能，也方便每對振子的制造；也可以將兩對振 子的各框形振子和各框形振子內設置的線振子均制成一體結構，即四個框形振子形成的兩 對振子均為一個整體的結構，這樣可有效保證了天線振子的尺寸精度，進而保證天線單元 的性能，也更方便天線振子的整體制造。本實施例中給出的天線單元，由于其采用的天線振子為框形振子，并在各框形振 子內設置一線振子，四個框形振子與各自的線振子電性連接后形成具有兩對振子的天線單 元，這種結構的天線振子改變了輸入阻抗，因此在制成天線單元后阻抗匹配過程中，不需要 使巴倫上的阻抗匹配段達到四分之一長個波長即可實現(xiàn)阻抗匹配，減小了利用該天線振子 制成的天線單元的厚度；另外由于天線振子面(方框振子+線振子)較大，振子上的電流相 對分散，在反射板上能激勵起較均勻的電流，可以將波束寬度變窄，因此由該天線振子構成 的天線單元只需要與較小寬度的反射板配合即能達到天線對性能的要求。利用由該天線振 子構成的天線單元制成的天線相比現(xiàn)有的普通半波振子天線可減小25%的截面積，達到了 天線小型化的目的。并且這種結構的天線單元通過固定在巴倫上的饋電部件使各框形振子 電性連接，使天線單元的饋電部分結構簡單，不但降低成本也便于安裝，克服了現(xiàn)有的天線 單元存在天線饋電部分較復雜的缺點。實施例五本實施例五提供一種天線單元，可用在天線中，如圖9所示，該天線單元與上述實 施例四中給出的天線單元的結構基本相同，不同的是各天線振子的框形振子內設置的線振 子采用的兩個或兩個以上直條狀振子一端呈一定角度連接形成的振子對，將該線振子的開 口端與框形振子角端部位的開口相對并保持一定距離；線振子的另一端與框形振子內相對 于其開口的角端部位電性連接。如圖9中所示，以兩個直條狀振子一端呈一定角度連接形成的V型線振子41為例 進行說明，V型線振子41的開口端411與框形振子21角端部位的開口 211相對并保持一 定距離；V型線振子41的另一端與框形振子21內相對于其開口 211的角端部位212電性 連接。本實施例給出的天線單元的其它結構及各部件連接與上述實施例四給出的天線 單元基本相同，在此不再重復說明。這種結構的天線單元，由于天線振子采用框形振子，并 在框形振子內設置線振子，使天線振子可以縮小振子的水平面波束寬度，利用該天線單元 制成的天線只需要較小寬度的反射板就能形成需要的波束寬度，既保證了天線的性能，又 可達到天線小型化的目的。
實施例六本實施例六提供一種天線單元，與上述實施例四、五中給出的天線單元的結構基 本相同，該天線單元可用于制作天線，與上述兩實施例不同的是，在該天線單元的天線振子 的框形振子內設置的線振子采用的是四邊形或多邊形結構；如圖10所示，以四邊形線振子 51為例進行說明，該四邊形線振子51設置在框形振子21內中間部位，是一種沿框形振子 21對角線對稱的四連形結構，四邊形線振子51—端511與框形振子21角端部位的開口 211 相對并保持一定距離；四邊形線振子51另一端與框形振子21內相對于其開口 211的角端 部位212電性連接。該天線振子也可以縮小振子的水平面波束寬度，使采用該振子形成的 天線單元只需要較小的反射板就能形成需要的波束寬度，既保證天線的性能，又可使天線 小型化?？梢灾溃鲜龈魈炀€單元實施例中，天線振子的每對振子的框形振子不只可采 用方框形，還可以采用其它結構，如長方形結構、多邊形結構、橢圓形結構、圓形結構等。框形振子內的線振子也可以采用其它結構，如可采用圖11所示的圓形線振子61 ； 采用圖12所示的橢圓形線振子71 ；及采用蝶形線振子(圖中未示出)等，只要該線振子設 置在框形振子內開口所在的對角線上，并使線振子沿框形振子的對角線對稱，與框形振子 配合縮小振子的水平面波束寬度即可，而不因線振子的具體結構形式對本發(fā)明造成限定。實施例七本實施例七提供一種天線，圖13、14所示，該天線包括天線單元201、反射板202、 天線罩和饋電系統(tǒng)(天線罩和饋電系統(tǒng)圖中未示出)；其中，所述天線單元201采用上述實 施例一至三中給出的天線單元；其中，所述的天線單元201設置在所述反射板202上，所述 天線單元201與反射板202均設置在天線罩內，所述天線單元201的天線振子與天線罩外 的所述饋電系統(tǒng)電性連接。實際中，由多個天線單元設置在一個反射板上，再設置在天線罩 內形成天線。本實施例中的天線，由于其天線單元中的天線振子由兩對振子構成，每對振子由 兩個框形振子構成，并在各框形振子內設置一線振子，這種結構的天線振子可以縮小振子 的水平面波束寬度，使得天線單元體積較小，從而可使利用該天線單元制成的天線體積較 小，相比現(xiàn)有的普通半波振子天線可減小25%的截面積。與基站配套使用時，使得基站的同 一鐵塔上可以設置更多的天線，可降低基站的建設成本。綜上所述，本發(fā)明實施例中提供的天線單元制成的天線，可以采用較小的反射板 高度和寬度實現(xiàn)65度波束寬度，且性能與十字振子天線相當。同時由于該天線單元中的 天線振子也可以采用頂部饋電，這樣可將饋電系統(tǒng)移到反射板的正面來，從而減小制成天 線的厚度，還可以實現(xiàn)半罩中饋技術。使用該天線單元制成的天線比半波振子天線可減小 25%的截面積。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍 為準。
權利要求
1.一種天線振子，其特征在于，包括兩對振子，每對振子由兩個框形振子構成，各框形振子上設有開口，各框形振子內均設 置一個線振子，所述線振子一端與所在框形振子的開口相對并保持一定距離，所述線振子 另一端與所在框形振子的開口的相對端的本體電性連接；每對振子的兩個框形振子通過各 框形振子內電性連接線振子的部位固定連接；所述兩對振子通過每對振子的框形振子內固 定線振子的部位相互連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的天線振子，其特征在于，所述框形振子為正方形結構、長方形 結構、多邊形結構、橢圓形結構、圓形結構中的任一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的天線振子，其特征在于，所述框形振子與該框形振子內設置 的所述線振子處于同一平面。
4.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的天線振子，其特征在于，所述線振子包括圓形線 振子、橢圓形線振子、振子對、蝶形振子中的任一種。
5.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的天線振子，其特征在于，所述每對振子的兩個框形 振子和各框形振子內設置的線振子均為一體結構。
6.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的天線振子，其特征在于，所述兩對振子為一體結 構，每對振子的各框形振子和各框形振子內設置的線振子也為一體結構。
7.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的天線振子，其特征在于，所述線振子為實體結構； 或者，所述線振子為框架結構。
8.一種天線單元，其特征在于，包括天線振子和巴倫；所述天線振子采用上述權利要求1 7任一項所述的天線振子；所述天線振子設置在巴倫上，通過巴倫上設置的饋電部件使所述天線振子的兩對振子 電性連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的天線單元，其特征在于，所述天線振子通過兩對振子之間相 互連接的部位設置在巴倫上。
10.根據(jù)權利要求8所述的天線單元，其特征在于，所述巴倫內設有阻抗匹配部件，所 述阻抗匹配部件與所述天線振子電性連接。
11.根據(jù)權利要求10所述的天線單元，其特征在于，所述阻抗匹配部件為導電材料制 成的片狀饋電板。
12.—種天線，其特征在于，包括天線單元、反射板、天線罩和饋電系統(tǒng)；其中，所述天線單元采用權利要求8 11任一 項所述的天線單元；所述天線單元設置在所述反射板上，所述天線單元與反射板均設置在天線罩內，所述 天線單元的天線振子與天線罩外的所述饋電系統(tǒng)電性連接。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種天線振子、天線單元及天線，屬通信技術領域。該天線振子包括兩對振子，每對振子由兩個框形振子構成，各框形振子上設有開口，各框形振子內均設置一個線振子，所述線振子一端與所在框形振子的開口相對并保持一定距離，所述線振子另一端與所在框形振子的開口的相對端的本體電性連接；每對振子的兩個框形振子通過各框形振子內電性連接線振子的部位固定連接；所述兩對振子通過每對振子的框形振子內固定線振子的部位相互連接。該天線振子可縮小振子的水平面波束寬度，使利用該天線振子制成的天線單元只需要與較小的反射板配合就能形成需要的波束寬度，使制成的天線小型化。
文檔編號H01Q1/36GK102097677SQ200910242419
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者周海明, 唐濤, 楊鐵軍, 艾鳴, 謝國慶 申請人:深圳市華為安捷信電氣有限公司