本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，尤其涉及一種天線單元及采用該天線單元的基站天線。

背景技術(shù)：

隨著移動通信市場和技術(shù)的飛速發(fā)展，對基站天線提出了更高的要求，市場迫切需求小型化的基站天線。

利用加載高介電常數(shù)介質(zhì)的手段來減小基站天線體積正是小型化基站天線的重要發(fā)展方向之一。目前，關(guān)于基站天線單元小型化的研究盡管較多，但都各自存在一定缺陷。

香港城市大學(xué)的LUK教授2006年發(fā)表的關(guān)于磁電偶極子這種新形式的天線單元的論文“A New Wideband Unidirectional Antenna Element”，就可以作為寬帶的小型化天線單元用于基站天線，有學(xué)者在他的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展，對磁電偶極子的饋電巴倫內(nèi)填充介電常數(shù)為2￣3的介質(zhì)材料，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了該種類型天線的小型化。然而，磁電偶極子這種形式的天線單元的雙極化的設(shè)計(jì)和加工均較為困難，故當(dāng)前鮮見其真正應(yīng)用于基站天線的工業(yè)生產(chǎn)中。

美國專利US 20090179814A1給出了一種折合振子形式的雙極化天線單元，該天線單元能實(shí)現(xiàn)在當(dāng)前移動通信頻段的寬頻應(yīng)用。中國專利CN 204144419 U在該專利的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，不僅保證了寬頻應(yīng)用，同時(shí)大大降低了天線單元的剖面高度，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化，然而，該天線單元的振子面積相對常規(guī)同頻天線單元擴(kuò)大了許多，不僅不利于實(shí)現(xiàn)陣列中隔離度等指標(biāo)，且與小型化的方向相悖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的旨在提供一種在保證天線指標(biāo)的同時(shí)減小高度尺寸的天線單元。

本發(fā)明的另一目的旨在提供一種體積較小的基站天線。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種天線單元，可固定于反射板上用于信號發(fā)射或接收，其包括天線單元主體，所述天線單元主體包括用于信號發(fā)射或接收的輻射體及用于支撐并對輻射體饋電的饋電巴倫，還包括環(huán)繞所述饋電巴倫下端設(shè)置的介質(zhì)環(huán)，所述介質(zhì)環(huán)的介電常數(shù)為6～20。

進(jìn)一步地，所述饋電巴倫高度小于1/6倍波長。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的高度為1/13～1/11倍波長。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的寬度小于1/2倍工作波長。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的形狀為旋轉(zhuǎn)對稱的多邊形環(huán)狀或圓環(huán)狀。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的幾何中心與所述天線單元主體的幾何中心在反射板上的投影相互重合。

優(yōu)選地，所述輻射體包括兩幅相互正交的對稱振子，所述每副對稱振子包括兩個(gè)處于同一水平面上的輻射臂。

一種基站天線，包括上述的天線單元。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的天線單元，相對常規(guī)天線單元高度為1/4倍工作波長，利用高介電常數(shù)材料加載在饋電巴倫四周的方法，能在滿足原有天線單元的阻抗帶寬和各項(xiàng)輻射性能參數(shù)的前提下，有效降低天線單元的高度至1/6倍波長以下，同時(shí)不增加原有天線單元的面積，有利于實(shí)現(xiàn)天線的小型化，且結(jié)構(gòu)簡單容易安裝。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明天線單元一實(shí)施例的立體圖；

圖2為圖1所示天線單元的分解圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

如圖1～2所示，本發(fā)明的天線單元1，可安裝于金屬反射板(未標(biāo)號，下同)上，用于發(fā)射和接收通訊信號。

所述天線單元1包括天線單元主體10及環(huán)繞天線主體10底部設(shè)置的介質(zhì)環(huán)20。所述天線單元主體10包括輻射體110及支撐輻射體110并為其饋電的饋電巴倫120，所述介質(zhì)環(huán)20環(huán)繞所述饋電巴倫120的下端設(shè)置，并且所述介質(zhì)環(huán)20的介電常數(shù)為6～20。

對于常規(guī)的對稱振子類型的基站天線單元來說，其振子面距離金屬反射板的高度一般為1/4個(gè)工作波長，即饋電巴倫的高度為1/4個(gè)工作波長。當(dāng)高度小于1/4個(gè)工作波長時(shí)，金屬反射板對天線單元的近場反射就會很劇烈，從而導(dǎo)致天線單元的阻抗變化劇烈，阻抗帶寬變差。本發(fā)明提供的天線單元1通過在輻射體110與反射板之間加載介質(zhì)環(huán)20等效加長所述輻射體110與反射板之間的距離，有效降低天線單元1的剖面高度至1/6個(gè)工作波長以下，即使饋電巴倫120的高度小于1/6個(gè)工作波長，節(jié)約天線成本和天線所占的空間，實(shí)現(xiàn)低剖面的小型化基站天線。

同時(shí)，在不增加天線單元面積的前提下，加載介質(zhì)環(huán)20可降低天線的諧振頻率，抵消因?yàn)檎褡悠拭娓叨冉档鸵鸬闹C振頻率上移，并且由于振子面距離反射板的等效電長度增加，從而削弱底板(即金屬反射板)反射造成的阻抗帶寬變差的現(xiàn)象，保證電路參數(shù)和輻射參數(shù)性能穩(wěn)定，以使所述天線單元1可適用于包括智能天線在內(nèi)的各類實(shí)際使用的基站天線。

需要說明的是，介質(zhì)環(huán)20的介電常數(shù)取6～20之間時(shí)，能夠保證其發(fā)揮等效增加輻射體110與反射板的高度的作用，同時(shí)，防止減弱所述天線單元1的增益以及對天線整體的阻抗帶寬產(chǎn)生影響，以確保天線良好的阻抗帶寬。

另外，一般情況下，饋電巴倫120不僅起支撐和饋電作用，還起到一定阻抗變換的作用，因此，將所述介質(zhì)環(huán)20環(huán)繞固定于所述饋電巴倫120的四周實(shí)際上是將其置于饋電巴倫120的外部，可降低所述介質(zhì)環(huán)20對饋電巴倫120內(nèi)部饋電結(jié)構(gòu)的影響。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的高度為1/13～1/11倍工作波長。在本發(fā)明中，所述介質(zhì)環(huán)20的實(shí)際高度可根據(jù)所需加載的介質(zhì)環(huán)20的基站天線優(yōu)化設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)的寬度小于1/2倍工作波長。在本發(fā)明中，所述介質(zhì)環(huán)20的實(shí)際寬度可根據(jù)所需加載介質(zhì)環(huán)20的基站天線優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通過合理地設(shè)計(jì)高介電常數(shù)的介質(zhì)環(huán)20的高度和寬度，可使得該天線單元1的各項(xiàng)輻射參數(shù)滿足基站天線的要求。

可選地，所述介質(zhì)環(huán)20的形狀為旋轉(zhuǎn)對稱的多邊形環(huán)狀或圓環(huán)狀。一般地，所述饋電巴倫120包括支撐柱，所述支撐柱上端與輻射體110相接，以使所述饋電巴倫實(shí)現(xiàn)饋電的作用，下端固定于所述反射板上，因此，將所述介質(zhì)環(huán)20設(shè)計(jì)為多邊形環(huán)狀或圓環(huán)狀，可避開天線單元1中饋電巴倫120的支撐柱且使得所述介質(zhì)環(huán)20容易安裝。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)環(huán)20的幾何中心與天線單元主體10的幾何中心在反射板上的投影相互重合。

優(yōu)選地，所述輻射體110包括兩副正交的對稱振子(未標(biāo)號，下同)，所述每副對稱振子包括兩個(gè)處于同一水平面上的輻射臂。

所述兩副對稱振子以極化方向相互正交安裝形成一個(gè)呈中心對稱關(guān)系的整體結(jié)構(gòu)，所述每副對稱振子由兩個(gè)處于同一平面上且關(guān)于同一軸線對稱設(shè)置的輻射臂(未標(biāo)號，下同)組成，每個(gè)所述輻射臂結(jié)構(gòu)相同，并裝設(shè)在同一參考面(平行于反射板)上，構(gòu)成一輻射面(也即上述振子面)。

此外，本發(fā)明還涉及一種采用上述天線單元的基站天線(未示出)。由于采用上述天線單元，其具有高度低，體積小的特點(diǎn)。

綜上所述，本發(fā)明提供的天線單元1通過使用高介電常數(shù)材料的介質(zhì)環(huán)20有效降低天線單元的剖面高度至1/6個(gè)工作波長以下，有利于實(shí)現(xiàn)基站天線的小型化：一方面，所述介質(zhì)環(huán)能在不增加常規(guī)天線單元面積的前提下，降低天線的諧振頻率，抵消因?yàn)檎褡悠拭娓叨冉档鸵鸬闹C振頻率上移，并且，由于振子面與反射板的等效長度增加，從而削弱反射板反射造成的阻抗帶寬變差的現(xiàn)象。另一方面，通過合理設(shè)計(jì)高介電常數(shù)介質(zhì)環(huán)的大小和形狀，能使得所述天線單元的各項(xiàng)輻射參數(shù)滿足基站天線的要求。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。