双极化辐射单元、小间距阵列天线的制作方法

本实用新型涉及双极化信号辐射
技术领域：
，特别涉及一种双极化辐射单元以及一种小间距阵列天线。
背景技术：
：5g基站天线采用massivemimo技术，而在massivemimo技术中天线通常采用大规模的双极化阵列天线，因此，要求阵列中的辐射单元之间的间距小于或等于半波长。传统基站天线中的辐射单元多采用对称振子及其各种变形或微带贴片形式。这种形式作为4g及以前的基站天线的辐射单元大量使用，但作为5g的辐射单元问题比较多。这是因为前者通常是线阵列天线且辐射单元的间距通常大于0.8波长(0.8λ)，相对来说单元之间的距离比较远，相互之间的影响(称为互耦)较小。而5g之后的天线形态基本上要求单元间距小于半波长(0.5λ)的面阵，互耦比较大。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种双极化辐射单元，旨在解决现有技术中双极化辐射单元在传输信号时相互干扰的问题。为实现上述目的，本实用新型提出一种双极化辐射单元，所述双极化辐射单元包括辐射件、反射件、激励结构，所述辐射件上设有辐射窗口；所述反射件与所述辐射件层叠设置；沿所述辐射窗口的边缘设置有若干所述激励结构；其中，所述激励结构与馈源连接以将射频信号从所述辐射窗口中辐射出去，所述反射件将信号反射出所述辐射窗口。可选地，所述激励结构包括馈电缝隙、调节窗口、馈电传输线，所述馈电缝隙形成在所述辐射件上；所述馈电缝隙连通所述辐射窗口与所述调节窗口；所述馈电传输线的两极与所述馈电缝隙的两侧边直接连接或者耦合连接。可选地，所述馈电传输线镶嵌设置在所述辐射件内。可选地，所述双极化辐射单元包括四个所述激励结构，四个所述激励结构设置在所述辐射件的四周。可选地，所述双极化辐射单元还包括功分器，所述功分器与对角设置在所述辐射窗口上的两个所述激励结构连接。可选地，所述双极化辐射单元还包括若干耦合器，所述定向耦合器与对角设置在所述辐射窗口上的两个所述激励结构连接。可选地，所述双极化辐射单元还包括屏蔽墙，所述屏蔽墙设置在所述辐射件与所述反射件之间；或者，所述屏蔽墙包绕设置在所述辐射件四周。可选地，所述辐射件相对所述反射件凹陷设置或者凸起设置。可选地，所述辐射件以及所述反射件为导电材质。此外，为解决上述问题，本实用新型还提出一种小间距阵列天线，所述小间距阵列天线包括电路板以及若干如上述的双极化辐射单元，若干所述双极化辐射单元矩阵排布在所述电路板上；其中，所述双极化辐射单元的激励结构与馈源连接以将射频信号从所双极化辐射单元的述辐射窗口中辐射出去，所述双极化辐射单元的反射件将信号反射出所述辐射窗口。本实用新型技术方案通过直接在所述辐射件上开设所述辐射窗口，所述辐射件在辐射信号时，能够将信号从所述辐射窗口垂直辐射出去。并且，所述辐射窗口与所述反射件平行设置，因此，当部分未被辐射出去的信号通过所述反射件反射出去时，也能够通过从所述辐射窗口垂直反射出去。从而实现改变所述双极化辐射单元在辐射信号时的辐射方向，只在所述辐射件垂直方向上进行辐射，避免从所述辐射件的四周进行辐射，与周围的双极化辐射单元相互影响。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型双极化辐射单元一实施例的结构示意图；图2为本实用新型双极化辐射单元二实施例的结构示意图；图3为本实用新型双极化辐射单元三实施例的结构示意图；图4为本实用新型双极化辐射单元四实施例的结构示意图；图5为本实用新型双极化辐射单元五实施例的结构示意图；图6为本实用新型双极化辐射单元六实施例的结构示意图；图7为本实用新型双极化辐射单元七实施例的结构示意图；图8为本实用新型双极化辐射单元八实施例的结构示意图；图9为本实用新型双极化辐射单元九实施例的结构示意图；图10为本实用新型双极化辐射单元十实施例的结构示意图；图11为本实用新型双极化辐射单元十一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10辐射件11辐射窗口20激励结构21馈电缝隙22调节窗口23馈电传输线30反射件40功分器50屏蔽墙本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型实提出了一种双极化辐射单元，请参照图1，所述双极化辐射单元包括辐射件10、反射件30、激励结构20，所述辐射件10上设有辐射窗口11；所述反射件30与所述辐射件10层叠设置；沿所述辐射窗口11的边缘设置有若干所述激励结构20；其中，所述激励结构20与馈源连接以将射频信号从所述辐射窗口11中辐射出去，所述反射件30将信号反射出所述辐射窗口11。通过将所述辐射件10制成中空结构，将该中空结构作为所述辐射窗口11，在所述双极化辐射单元辐射信号时，所述激励结构20以及与所述激励结构20连接的外部馈源形成电磁场，该电磁场的能量部分直接从所述辐射窗口11辐射出去，另部分经所述反射体30反射后，从所述辐射窗口11辐射出去，从而形成发送信号所需要的辐射场。由于从所述辐射窗口11辐射出去的信号则会与所述辐射件10垂直，从而实现改变所述双极化辐射单元在辐射信号时的辐射方向。在实际运用中，通常使用若干个阵列排布的所述双极化辐射单元同时辐射信号，因此，在本实施例中，通过改变所述双极化辐射单元的辐射方向，避免信号从所述双极化辐射单元的四周辐射出去，从而使得相邻的所述双极化辐射单元之间相互影响。所述反射件30与所述辐射件10相对设置，从而可以将所述辐射窗口11向所述反射件30辐射的信号反射回所述辐射窗口11，与直接从所述辐射窗口11向外射出的信号合成一个辐射场，从而使得所述双极化辐射单元的辐射方向具有单一性，也即所有信号均从所述辐射窗口11辐射出去。在本实施例中，所述反射件30与所述辐射窗口11之间的距离通常在所在信号频率的一个波长之内。此外，在上述辐射信号的过程中，电磁场的能量仍会有部分从所述辐射件10的外部边缘辐射出去，与从所述辐射窗口11辐射出去的能量共同形成辐射场。在本实施例中，可通过调节所述辐射窗口11的大小和/或所述辐射件11的大小，以降低电磁场从所述辐射件10的外部边缘辐射出去的能量，从而保证将从所述辐射件10的外部边缘辐射出去的能量控制在允许范围内，以降低所述辐射件10对的四周辐射影响，需要说明的是，所述辐射窗口11的尺寸需小于相邻两个所述双极化辐射单元之间的间距。可以理解，由于所述激励结构20需要在所述辐射件10上形成用于辐射的电磁场，所述反射件30需要将电磁场的能量反射至所述辐射窗口11。因此，所述辐射件10以及所述反射件30为导电材质。在本实施例中，所述辐射件10与所述反射件30可以采用不同材质的导电金属，例如铁、铜等；此外，还可以使用导电的碳化合物等制作。本实施例包括但不限于上述方案，还可以通过任何具有导电性质的材料进行制作。本实用新型技术方案通过直接在所述辐射件10上开设所述辐射窗口11，所述辐射件10在辐射信号时，能够将信号从所述辐射窗口11垂直辐射出去。并且，所述辐射窗口11与所述反射件30平行设置，因此，当部分未被辐射出去的信号通过所述反射件30反射出去时，也能够通过从所述辐射窗口11垂直反射出去。从而实现改变所述双极化辐射单元在辐射信号时的辐射方向，只在所述辐射件垂直方向上进行辐射，避免从所述辐射件10的四周进行辐射，与周围的双极化辐射单元相互影响。具体的，所述激励结构20包括馈电缝隙21、调节窗口22以及馈电传输线23，所述馈电缝隙21形成在所述辐射件10上；所述馈电缝隙21连通所述辐射窗口11与所述调节窗口22；所述馈电传输线23的两极与所述馈电缝隙21的两侧边直接连接或者耦合连接。所述馈电缝隙21与所述调节窗口22形成在所述辐射件10上，也即所述馈电缝隙21与所述调节窗口22为所述辐射件上不同形状的通槽，所述馈电缝隙21的两端分别与所述辐射窗口11以及所述调节窗口22连通。所述馈电传输线23为射频传输线，例如，微带线、同轴电缆、带状线、槽线、共面波导线等。所述馈电传输线23一端与外部馈源连接，另一端与所述馈电缝隙21两侧的的所述辐射件10连接(所述辐射件10可作为所述馈电传输线23的地)，也即所述馈电传输线23的内外或等效内外导体分别与所述馈电缝隙21两侧的所述辐射件10电连接。需要说明的是，在本实施例中，所述馈电传输线23可以通过直接连接的方式，跨过所述馈电缝隙21以连接所述馈电缝隙21的两端；此外，还可以通过耦合连接的方式，与所述馈电缝隙21的一端连接，并延生至所述馈电缝隙21的另一端，形成非接触式连接(开路)，也即悬浮在所述馈电缝隙21的另一端上方或者下方，从而实现耦合连接。可以理解，所述馈电传输线23也可以单独与所述馈电缝隙21的一端连接以实现耦合连接。所述馈电传输线23与所述馈电缝隙21连接后，所述馈电传输线23将从所述馈源发出的信号过渡到所述馈电缝隙21，并沿所述馈电缝隙21传递到所述辐射窗口11，通过所述辐射窗口11将信号辐射出去。本实施例优选地，当所述馈电缝隙21的间距过窄时，会导致信号堵塞，无法传递到所述辐射窗口11中，因此，在设置所述馈电缝隙21时，所述馈电缝隙21的宽度不应超过最高频率的半波长。在上述过程中，为防止所述馈电传输线23的信号传输到错误方向，所述馈电缝隙21无法将信号传输至所述辐射窗口11，导致无法顺利完成辐射信号，因此通过在所述馈电缝隙的另一端设置一面积较小的所述调节窗口22，部分信号可沿所述馈电缝隙21传递至所述调节窗口22上，通过所述调节窗口22辐射出去，从而实现调节所述馈电传输线23过渡到所述馈电缝隙21中的信号，避免由于所述馈电传输线23传输到错误方向，信号堵塞在所述馈电缝隙21中。从而保证所述馈电缝隙21与所述辐射窗口11顺利辐射信号。本实施例中，所述调节窗口22可以是圆、椭圆、或任意其它光滑形状，也可以是任意多边形，所述调节窗口22包括但不限于上述方案，组成所述调节窗口22的导体边界形状不限。具体的，所述馈电传输线23设置在所述辐射件10内。当所述辐射件10的较厚时，为了使所述馈电传输线23能够正常将信号过渡到所述馈电缝隙21中，可将所述馈电传输线23埋设在所述辐射件10内部，从而实现所述馈电传输线23能够从所述馈电缝隙21两端直接穿过，以将所述馈电缝隙21两端连接。在本实施例中，通过将所述馈电传输线23埋设在所述辐射件10中，从而能够一定程度上保护到所述馈电传输线23，避免破损。所述馈电传输线23不一定与所述辐射件10呈平行方式设置，所述馈电传输线23与所述辐射件10之间还可以存在一定角度，例如，所述馈电传输线23与所述辐射件10垂直设置。可以理解，所述馈电传输线23与所述馈电缝隙21也可以不一定是呈垂直(90°)方式设置，其它角度设置也应落入本实施例的保护范围。具体的，所述双极化辐射单元包括四个所述激励结构20，四个所述激励结构20设置在所述辐射件10的四周。在本实施例中，以所述辐射件10呈矩形为例，四个所述激励结构20分别设置在所述辐射件10的四个角落上，四个所述激励结构20中，每个所述激励结构20的馈电传输线21的传输方向依次旋转九十度设置，从而使得信号的沿四个不同的方向传输。此外，所述辐射件10还可以是圆形等，当所述辐射件10为圆形时，四个所述激励结构20可分别设置在所述辐射件10上、下、左、右处。满足四个所述激励结构20均匀分布在所述辐射件10周围即可。四个所述馈电传输线23通过组合馈电以产生多种极化组合。作为一种实施例，请参照图11，所述双极化辐射单元还包括功分器40，所述功分器40与对角设置在所述辐射窗口11上的两个所述激励结构20连接。在本实施例中，四个所述馈电传输线23的传输方向依次旋转九十度，两个对角设置的所述激励结构20，其馈电传输线23传输的方向则旋转一百八十度，也即两个对角设置的所述激励结构20上的馈电传输线23传输方向相反，当两个方向相反的馈电传输线23采用同样的方向馈电，例如，通过所述功分器(一分二功率分配器)将这两个馈电传输线23连接合成一个口，则能够形成不同的一个极化方向进行辐射。在本实施例中，通过所述功分器40连接不同位置上的两个所述馈电传输线23可以产生水平、垂直、-45°、+45、左旋圆极化、右旋圆极化等极化形式的辐射。需要说明的是，所述功分器可通过所述馈电传输线23外接，或者直接制作在所述辐射件10上，所述辐射件10可以用金属板，pcb板，塑料等各种材料制作或各种所列材料的组合制作。本实施例中以采用pcb制造为例，所述辐射件10可以用双面板或多面板制作。当双面板制作时，其中一面金属皮腐蚀出所述辐射窗口11，另外一面的金属皮腐蚀制作微带线作为所述馈电传输线23和所述功分器40。作为另一种实施例，所述双极化辐射单元还包括若干定向耦合器，所述定向耦合器与对角设置在所述辐射窗口11上的两个所述激励结构20连接，在本实施例中，通过在所述激励结构20上设置不同的所述定向耦合器，以改变所述馈电传输线23的传输方向。例如，可通过使用90°3db定向耦合器或180°3db定向耦合器等连接不同位置上的两个所述馈电传输线23从而产生左旋圆极化、右旋圆极化等极化形式的辐射。具体的，所述双极化辐射单元还包括屏蔽墙50，所述屏蔽墙50设置在所述辐射件10与所述反射件30之间；或者，所述屏蔽墙50包绕设置在所述辐射件10四周，所述屏蔽墙50为导电材质。为了进一步避免所述双极化辐射单元在辐射信号时，信号从所述辐射件10的四周溢出，可在所述辐射件10与所述反射件30之间设置所述屏蔽墙，以防止信号从所述辐射件10的四周溢出，或者避免受到外界信号的干扰。在本实施例中，还可将所述屏蔽墙50包绕设置在所述辐射件10四周，并通过非导体对所述辐射窗口11、所述馈电缝隙21以及所述调节窗口23进行填充，从而使得所述辐射件10与所述反射件30之间形成一密闭空间，避免外部灰尘、水渍等携带静电或其他物质进入到所述双极化辐射单元内部，对辐射信号造成影响。此外，还可以根据所述双极化辐射单元对性能调节的需要，对所述屏蔽墙50的位置进行调整，请参照图4-6，例如，所述屏蔽墙50也可以与所述辐射件10或所述反射件30之间连接；或者与所述辐射件10或所述反射件30之间间隔设置；或者所述屏蔽墙50可以只设置在所述辐射件10与所述反射件30之间的某一侧，而其他的方向完全开放等。在本实施例中，所述屏蔽墙50可设置为圆形、椭圆形或其它曲面形式，或者由对称或不对称多线段构成，也即不同高度的横截面可以具有不同的尺寸，组成横截面的线段可以完全连接在一起，也可以部分分开，在所述屏蔽墙50的墙面形成缝隙。此外，还可以根据所述双极化辐射单元对性能调节的需要，在所述屏蔽墙50上适当位置填充或安置少量导体或非导体材料。例如，在所述屏蔽墙50中填满介质、填充部分介质或完全不填充介质等，本实施例中，所填充的介质可以是一种，也可以是多种。具体的，所述辐射件10相对所述反射件30凹陷设置或者凸起设置。在本实施例中，请参照图1-3，所述辐射件10可设置为圆形、椭圆形、多边形或者光滑曲线与直线的结合等。请参照图7-8，所述辐射件10的凸面或凹面可以是对称或不对称的多面体，也可以是对称或不对称光滑的凸面，或两者的组合。请参照图9-10，所述反射件30也可以是曲面或多面体，例如凸起设置或凹陷设置等，所述反射件30上还可以设有凸块或通孔等。此外，为解决上述问题，本实用新型还提出一种小间距阵列天线，所述小间距阵列天线包括电路板以及若干如上述的双极化辐射单元，若干所述双极化辐射单元矩阵排布在所述电路板上；其中，所述双极化辐射单元的激励结构与馈源连接以将射频信号从所双极化辐射单元的述辐射窗口中辐射出去，所述双极化辐射单元的反射件将信号反射出所述辐射窗口。在本实施例中，若干所述双极化辐射单元阵列排布在所述电路板上，并沿与所述电路板垂直的方向将信号辐射出去，从而相邻的两个所述双极化辐射单元之间不会互相影响，提高信号辐射的强度。需要说明的是，当所述小间距阵列天线为弧状时，所述双极化辐射单元则沿圆心方向向外辐射发散信号。本实用新型技术方案通过直接在所述辐射件上开设所述辐射窗口，所述辐射件在辐射信号时，能够将信号从所述辐射窗口垂直辐射出去。并且，所述辐射窗口与所述反射件平行设置，因此，当部分未被辐射出去的信号通过所述反射件反射出去时，也能够通过从所述辐射窗口垂直反射出去。从而实现改变所述双极化辐射单元在辐射信号时的辐射方向，只在所述辐射件垂直方向上进行辐射，避免从所述辐射件的四周进行辐射，与周围的双极化辐射单元相互影响。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3