本實(shí)用新型涉及無線通信基站天線領(lǐng)域，主要涉及一種小型化基站天線輻射單元。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信的制式越來越多，基站鐵塔上安裝的天線也越來越多，基站鐵塔上已經(jīng)沒有足夠的空間提供給基站天線安裝。一種很有效的解決方案是采用小型化的基站天線，這樣既可以大幅度節(jié)約天面空間，減小安裝施工的難度，又可以降低采購(gòu)成本和運(yùn)輸成本。而小型化基站天線實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)是要實(shí)現(xiàn)輻射單元的小型化。

因此，在不影響實(shí)際覆蓋效果的情況下，小型化的輻射單元的研究就成為基站天線小型化的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在提供一種具有優(yōu)良性能的小型化基站天線輻射單元，工作頻段是1710-2200MHz，具體就是一種雙極化的小型化基站天線輻射單元。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種小型化基站天線輻射單元，包括輻射臂（1）、饋電片（2）、巴倫支撐柱（3）、振子介質(zhì)卡扣（4）、振子角護(hù)套（5）及同軸饋電線纜（6），包括四個(gè)輻射臂，四個(gè)輻射臂分成兩組，每組呈對(duì)角放置，兩組輻射臂相互交叉呈十字形分布，且每組中的兩個(gè)輻射臂相對(duì)于輻射單元中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，位于對(duì)角線上的兩個(gè)輻射臂通過一個(gè)饋電片進(jìn)行連接；所述饋電片有兩個(gè)，尺寸相同，兩個(gè)饋電片正交垂直放置；同軸饋電線纜（6）穿過巴倫支撐柱（3）后將饋電片（2）與輻射臂（1）焊接在一起，兩兩一組，構(gòu)成兩組線極化的雙極化輻射單元；所述輻射單元工作在1700-2200MHz，其巴倫支撐柱到輻射面的尺寸高度為30mm。

所述巴倫支撐柱（3）關(guān)于該輻射單元軸對(duì)稱，巴倫支撐柱（3）用于支撐四個(gè)輻射臂（1）和安裝振子介質(zhì)卡扣（4）；巴倫支撐柱（3）包括巴倫下平臺(tái)（3.1）、巴倫下平臺(tái)支撐（3.2）、巴倫側(cè)支撐柱（3.3）、巴倫下焊接圓柱段（3.4）、巴倫固定平臺(tái)（3.5）、巴倫安裝螺釘平臺(tái)（3.6）、振子角（3.7）；由八個(gè)巴倫側(cè)支撐柱（3.3）和四個(gè)巴倫下焊接圓柱段（3.4）構(gòu)成整個(gè)巴倫的骨架；巴倫下平臺(tái)（3.1）和巴倫下平臺(tái)支撐（3.2）位于四個(gè)輻射臂下方，垂直于四個(gè)輻射臂，巴倫下平臺(tái)（3.1）在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)支撐屬性；與相鄰的巴倫下平臺(tái)支撐（3.2）之間相互耦合，巴倫固定平臺(tái)（3.5）是用于該小型化基站天線輻射單元安裝到反射板（7）上的固定平面，巴倫安裝螺釘平臺(tái)（3.6）采用內(nèi)螺紋的螺紋孔、螺釘固定到反射板（7）上；其中的兩個(gè)巴倫支撐柱（3.3）的底部有兩個(gè)振子角（3.7）。

所述的饋電片（2）有兩個(gè)，兩個(gè)饋電片呈十字交叉布置，且其中一個(gè)饋電片的水平金屬片在另一個(gè)饋電片的水平金屬片上方；位于上方的水平金屬片記為上饋電片（2.1），中間的橋形凸起朝上；位于下方的水平金屬片記為下饋電片（2.2），橋形凸起朝下。

所述四個(gè)輻射臂分別是輻射臂一（1.1），輻射臂二（1.2），輻射臂三（1.3），輻射臂四（1.4），一組是輻射臂一（1.1）和輻射臂二（1.2），另外一組是輻射臂三（1.3）和輻射臂四（1.4）；一個(gè)對(duì)角線上的輻射臂一（1.1）和輻射臂二（1.2）通過下饋電片（2.2）及同軸饋電線纜（6）構(gòu)成一個(gè)極化的半波輻射振子，輻射臂三（1.3）和輻射臂四（1.4）通過上饋電片（2.1）及同軸饋電線纜（6）構(gòu)成另外一個(gè)極化的半波輻射振子；一組半波輻射振子是正極化，另外一組半波輻射振子是負(fù)極化。

所述振子介質(zhì)卡扣（4）包含振子介質(zhì)卡主體（4.1）以及設(shè)置在主體上數(shù)量相同的振子介質(zhì)卡扣方孔（4.2）、縫隙介質(zhì)（4.3）和振子介質(zhì)卡扣彎扣（4.4）；所述縫隙介質(zhì)（4.3）為長(zhǎng)方體形狀的介質(zhì)凸起，且尺寸相同，以保證四個(gè)輻射臂兩兩之間的縫隙間距相同，振子介質(zhì)卡扣彎扣（4.4）用于限制振子介質(zhì)卡扣（4）和輻射臂（1）的相對(duì)位置，保證輻射單元性能穩(wěn)定可靠。

多個(gè)小型化基站天線輻射單元沿直線排列在反射板上，每個(gè)小型化基站天線輻射單元由振子角護(hù)套進(jìn)行限位，然后由固定螺釘固定在反射板上。

下面對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作重點(diǎn)說明：

為了解決小型化的技術(shù)問題，本實(shí)用新型包括輻射臂、饋電片、巴倫支撐柱、振子介質(zhì)卡扣、振子角護(hù)套和同軸饋電線纜。四個(gè)輻射臂組成兩組，兩組對(duì)稱輻射臂相互交叉呈十字形分布，且兩組對(duì)稱輻射臂相對(duì)于輻射單元中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，每組對(duì)稱輻射臂中一臂通過饋電片與另外一輻射臂進(jìn)行連接。兩兩輻射臂之間存在縫隙，此縫隙由振子介質(zhì)卡扣進(jìn)行保形限位，振子介質(zhì)卡扣位于輻射臂上方。巴倫支撐柱位于于輻射臂下方，支撐四個(gè)輻射臂。振子角護(hù)套位于巴倫支撐柱底部，兩個(gè)對(duì)稱的振子角護(hù)套，用于限制輻射單元的安裝位置。

輻射臂共四個(gè)，組成兩組，兩組輻射臂分別通過上下饋電片進(jìn)行連接，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其中一組是正極化，則另外一組是負(fù)極化。 兩組輻射臂相互正交，每組內(nèi)輻射臂旋轉(zhuǎn)180°可以得到組內(nèi)的另一個(gè)輻射臂。四個(gè)輻射臂位于同一平面上，輻射臂的內(nèi)部采用人字形的鏤空形式。

兩個(gè)饋電片呈十字正交布置，分別用于激勵(lì)不同的正負(fù)極化，實(shí)現(xiàn)通信的分集收發(fā)的功能，上下饋電片是同一尺寸，僅僅安裝方式不同，正極化的饋電片，橋形凹槽朝上；而負(fù)極化的饋電片，橋形凹槽朝下，兩個(gè)饋電片旋轉(zhuǎn)正交放置。

巴倫支撐柱是主體為圓柱體，分別切割成四等分，四等分間距相同，然后每等分再減去一個(gè)同軸的圓柱，即構(gòu)成巴倫支撐柱。巴倫支撐柱的高度相當(dāng)于中心頻率為2.50GHz的高度，而實(shí)際工作頻段的中心頻率為1.94GH，該巴倫支撐柱高度比工作在同樣頻段的同樣帶寬的輻射單元的巴倫支撐度高度低，高度尺寸上小大約22%。

振子介質(zhì)卡扣位于四個(gè)輻射臂上方，振子介質(zhì)卡扣的限位卡扣位于沒兩個(gè)輻射臂之間的縫隙中，保持縫隙尺寸的尺寸精度。

振子角護(hù)套位于巴倫支撐柱底部的振子角上，用于控制輻射單元在天線陣列的位置精度。起到限位作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供了一種具有較低巴倫支撐柱的小型化基站天線輻射單元。通過正交放置的饋電片的安裝，該輻射單元在兩個(gè)極化方向上具有輻射性能一致性。較低的巴倫支撐即可以實(shí)現(xiàn)輻射單元的阻抗匹配，又可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)輻射單元的高度尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線陣列的高度尺寸的小型化。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的立體結(jié)構(gòu)頂部示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的立體結(jié)構(gòu)底部示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的立體結(jié)構(gòu)的正視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的立體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的立體結(jié)構(gòu)的底視圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的各組成部分的裝配關(guān)系示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的饋電片裝配的頂部視圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的輻射臂和巴倫支撐柱的頂部視圖；

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的輻射臂和巴倫支撐柱的靠近振子角護(hù)套一側(cè)的底部視圖；

圖10為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的輻射臂和巴倫支撐柱的靠近50歐姆同軸饋電線纜一側(cè)的底部視圖；

圖11為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的上饋電片的頂部視圖；

圖12為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的下饋電片的頂部視圖；

圖13為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的振子介質(zhì)卡扣的頂部視圖；

圖14為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的振子介質(zhì)卡扣的底部視圖；

圖15為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的振子角護(hù)套的正視圖和側(cè)視圖；

圖16為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的裝配到反射板的裝配視圖；

圖中主要包含七個(gè)部分：1-輻射臂；2-饋電片；3-巴倫支撐柱；4-振子介質(zhì)卡扣；5-振子角護(hù)套；6-50歐姆同軸饋電線纜，7-反射板。

輻射臂1包含：輻射臂一1.1，輻射臂二1.2，輻射臂三1.3,輻射臂四1.4，輻射臂圓環(huán)1.5，輻射臂支撐1.6，輻射臂缺口1.7，輻射臂縫隙1.8；

饋電片2包含：上饋電片2.1，下饋電片2.2，饋電片長(zhǎng)段2.3，饋電片長(zhǎng)段焊接孔2.4，饋電片橋形連接段2.5，饋電片短段2.6，饋電片短段焊接孔2.7；

巴倫支撐柱3包含：巴倫下平臺(tái)3.1，巴倫下平臺(tái)支撐3.2，巴倫側(cè)支撐柱3.3，巴倫下焊接圓柱段3.4，巴倫固定平臺(tái)3.5，巴倫安裝螺釘平臺(tái)3.6，振子角3.7，巴倫上焊接圓柱段3.8，巴倫饋電平臺(tái)一3.9，同軸饋電線孔3.10，巴倫饋電平臺(tái)二3.11，饋電片焊接柱3.12；輻射單元安裝螺釘孔3.13。

振子介質(zhì)卡扣4包含：振子介質(zhì)卡主體4.1，振子介質(zhì)卡扣方孔4.2，縫隙介質(zhì)4.3，振子介質(zhì)卡扣彎扣4.4；

振子角護(hù)套5包含：護(hù)套圓柱5.1，護(hù)套孔5.2；

同軸饋電線纜6包含：同軸線芯線6.1，同軸線介質(zhì)6.2，同軸線外導(dǎo)體6.3。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和實(shí)施，以下提供本實(shí)用新型技術(shù)方案具體描述。

參見圖1和圖2，本實(shí)用新型的小型化基站天線輻射單元包括輻射臂1，饋電片2，巴倫支撐柱3，振子介質(zhì)卡扣4，振子角護(hù)套5和同軸饋電線纜6這六個(gè)組件構(gòu)成。圖1的頂部示意圖可以看到四個(gè)輻射臂1、一個(gè)振子介質(zhì)卡扣4和兩個(gè)饋電片2。圖2的底部示意圖可以看到巴倫支撐柱3、兩個(gè)振子角護(hù)套5和兩根同軸饋電線纜6。這些組合到一起構(gòu)成此小型化基站天線輻射單元。

圖3視圖中，輻射臂1共有四個(gè)，分別是輻射臂一1.1，輻射臂二1.2，輻射臂三1.3,輻射臂四1.4，共構(gòu)成兩組，一組是輻射臂一1.1和輻射臂二1.2，另外一組是輻射臂三1.3和輻射臂四1.4。若一個(gè)對(duì)角線上的輻射臂一1.1和輻射臂二1.2通過下饋電片2.2及饋電同軸線纜6構(gòu)成一個(gè)極化的半波輻射振子，則輻射臂三1.3和輻射臂四1.4通過上饋電片2.1及饋電同軸線纜6構(gòu)成另外一個(gè)極化的半波輻射振子。若其中一組半波輻射振子是正極化，則另外一組即為負(fù)極化。輻射臂一1.1、輻射臂二1.2一組與輻射臂三1.3、輻射臂四1.4這一組相互交叉呈十字形垂直分布，構(gòu)成雙極化輻射體。其中一個(gè)對(duì)角線上的輻射臂一1.1和輻射臂二1.2相對(duì)于輻射單元的中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，另外一對(duì)對(duì)角線上的輻射臂三1.3和輻射臂四1.4也相對(duì)于輻射單元的中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，因而對(duì)正負(fù)線極化方向而言，輻射單元是相同的，這種方式可以保證不同極化的一致性。

圖4和圖5視圖中，巴倫支撐柱3是關(guān)于輻射單元軸對(duì)稱，巴倫支撐柱3用于支撐四個(gè)輻射臂和安裝振子介質(zhì)卡扣4，原理上是起到平衡極化饋電和阻抗變換的作用。圖4 所示的巴倫下平臺(tái)3.1和巴倫下平臺(tái)支撐3.2位于四個(gè)輻射臂下方，垂直于四個(gè)輻射臂，巴倫下平臺(tái)3.1結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)支撐屬性；而相鄰的巴倫下平臺(tái)支撐3.2之間相互耦合，起到調(diào)節(jié)耦合作用。巴倫固定平臺(tái)3.5是用于該小型化基站天線輻射單元安裝到反射板7上的固定平面，巴倫安裝螺釘平臺(tái)3.6是采用內(nèi)螺紋的螺紋孔，采用螺釘固定到反射板7上，以此構(gòu)成圖16的基站天線陣列。圖5視圖是該輻射單元的底視圖，可以看到巴倫主要由八個(gè)巴倫側(cè)支撐柱3.3和四個(gè)巴倫下焊接圓柱段3.4構(gòu)成整個(gè)巴倫的骨架。而其中兩個(gè)巴倫支撐柱3.3的底部有兩個(gè)振子角3.7，起到限制作用。當(dāng)輻射單元安裝到反射板7上時(shí)，可以起到防止輻射單元轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。

圖6視圖所示，該小型化基站天線輻射單元的六大組成部分的裝配層次示意圖。從上向下，振子介質(zhì)卡扣位于最上方，而上饋電片2.1和下饋電片2.2依次位于輻射單元的中心，然后是輻射臂1，輻射臂1的下方裝配的同軸饋電線纜6，而支撐輻射臂1的是巴倫支撐柱3，巴倫支撐柱底部的兩個(gè)凸起上安裝的是振子角護(hù)套5。其中同軸饋電線纜6是通用的50歐姆的同軸線纜，其組成部分從內(nèi)向外依次是同軸線芯線6.1，同軸線介質(zhì)6.2和同軸線外導(dǎo)體6.3。

圖7所示，該輻射單元去掉振子介質(zhì)卡扣4后的頂部視圖。四個(gè)輻射臂1的形狀基本相同，主要由輻射臂圓環(huán)1.5，輻射臂支撐1.6，輻射臂缺口1.7和輻射臂縫隙1.8四部分組成。輻射臂圓環(huán)1.5和輻射臂支撐1.6是用于支撐輻射臂，改變感應(yīng)電流流動(dòng)方向，微調(diào)節(jié)輻射單元的駐波比和隔離度。輻射臂缺口1.7和輻射臂縫隙1.8用于改變相鄰輻射臂之間的耦合強(qiáng)弱，以達(dá)到各個(gè)極化指標(biāo)的一致性和整體指標(biāo)的優(yōu)化作用。

圖8、圖9和圖10是巴倫支撐柱3的不同角度的視圖。其中圖8所示，該輻射單元的輻射臂1和巴倫支撐柱3的頂部視圖。四個(gè)輻射臂1的中間是巴倫支撐柱3的頂部，主要由四個(gè)巴倫上焊接圓柱段3.8組成，用于焊接饋電片。四個(gè)巴倫上焊接圓柱段3.8的底部是四個(gè)饋電平臺(tái)，其中兩個(gè)巴倫饋電平臺(tái)一3.9和兩個(gè)巴倫饋電平臺(tái)二3.11。巴倫饋電平臺(tái)一3.9上有同軸饋電線孔3.10，用于穿過同軸線芯線6.1和同軸線介質(zhì)6.2。而巴倫饋電平臺(tái)二3.11上有一個(gè)饋電片焊接柱3.12，用于焊接饋電片2。圖9為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的輻射臂和巴倫支撐柱的靠近振子角護(hù)套一側(cè)的底部視圖。巴倫下焊接圓柱段3.4是圓弧柱狀結(jié)構(gòu)，用于焊接同軸線外導(dǎo)體6.3，保證同軸饋電線纜6接地和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而圖10為本實(shí)用新型實(shí)施的小型化基站天線輻射單元的輻射臂和巴倫支撐柱的靠近同軸饋電線纜6一側(cè)的底部視圖。輻射單元安裝螺釘孔3.13是用于安裝輻射單元的螺紋孔洞，安裝螺釘通過巴倫固定平臺(tái)3.5，經(jīng)由輻射單元安裝螺釘孔3.13，到達(dá)巴倫安裝螺釘平臺(tái)3.6。

圖11和圖12是饋電片2的頂部視圖和底部視圖，由于上饋電片2.1和下饋電片2.2是完全相同的，僅僅是空間位置不同。如圖所示上饋電片2.1和下饋電片2.2均由饋電片長(zhǎng)段焊接孔2.4、饋電片橋形連接段2.5、饋電片短段2.6和饋電片短段焊接孔2.7四部分組成。參考圖8，饋電片短段焊接孔2.7通過饋電片焊接柱3.12進(jìn)行焊接在巴倫饋電平臺(tái)二3.11上，饋電片長(zhǎng)段焊接孔2.4通過同軸線芯線6.1焊接在巴倫饋電平臺(tái)一3.9上。另外一組饋電片采用垂直于此饋電片2的方式，使得上饋電片2.1的饋電片橋形連接段2.5朝上，下饋電片2.2的饋電片橋形連接段2.5朝下，參照?qǐng)D3所示的安裝方式。此饋電片2影響該輻射單元匹配和隔離指標(biāo)。

圖13和圖14是振子介質(zhì)卡扣4的頂部和底部視圖。振子介質(zhì)卡扣4包含振子介質(zhì)卡主體4.1、振子介質(zhì)卡扣方孔4.2、縫隙介質(zhì)4.3和振子介質(zhì)卡扣彎扣4.4四個(gè)部分?？p隙介質(zhì)4.3呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，用于保證圖7中的輻射臂縫隙1.8尺寸，對(duì)于輻射單元的匹配和穩(wěn)定起到重要作用。振子介質(zhì)卡扣彎扣4.4參照?qǐng)D5，是用于固定于振子介質(zhì)卡扣4于輻射臂1上的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，用于限制振子介質(zhì)卡扣4和輻射臂的相對(duì)位置，保證輻射單元性能穩(wěn)定可靠。

圖15是振子角護(hù)套5的兩種視圖。分別表示護(hù)套圓柱5.1和護(hù)套孔5.2。如圖2所示，振子角護(hù)套5的護(hù)套孔5.2穿過振子角3.7，用于保證輻射單元安裝到反射板7上后，既可以保證指標(biāo)穩(wěn)定和絕緣作用。

圖16是本實(shí)用新型提供的天線陣列的第二實(shí)施。采用此輻射單元單獨(dú)或組成類似的陣列形式，都可以實(shí)現(xiàn)良好的輻射性能。

本實(shí)用新型提供的小型化基站天線輻射單元可以通過輻射臂1、饋電片2、巴倫支撐柱3和振子介質(zhì)卡扣4的綜合優(yōu)化和調(diào)節(jié)，可以將阻抗帶寬和輻射帶寬優(yōu)化到滿足基站天線應(yīng)用。在保證整體電性能和輻射性能的情況下，可以將巴倫支撐柱3降低很多，大約比同樣頻率工作頻段該巴倫支撐柱高度尺寸小22%，進(jìn)而可以將應(yīng)用此小型化基站天線輻射單元的基站天線陣列的高度尺寸縮小，從而實(shí)現(xiàn)基站天線的小型化的難點(diǎn)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。