一种辐射元件以及天线的制作方法

1.本发明涉及无线通信领域，尤指一种辐射元件以及具有该辐射元件的天线。


背景技术：

2.用于3g、lte或者5g等通信的基站天线由工作在不同频段的多个辐射元件阵列组成。在400mhz到6ghz之间的广谱(即所谓的6ghz以下频段)被分配给电信运营商用于无线通信。但是本领域的技术人员了解到要想为如此宽的带宽设计模拟组件将是非常困难的，例如设计滤波器、移相器、辐射元件或者放大器等，因此6ghz以下频段会进一步划分为若干个子频段并单独进行运行，从而便于设计相应的模拟组件。例如，通常业界通常将6ghz以下的频段划分为以下四个单独的工作子频段，即第一个子频段为600mhz至1ghz、第二个子频段为1.4ghz至3ghz、第三个子频段为3ghz至4.2ghz、第四个子频段为5ghz至6ghz。
3.这四个分离的频段需要单独的组件，例如滤波器、移相器、放大器以及辐射元件。所有这些组件都不能相互干扰，隔离度最小需要在20db左右，并且每个信号通道之间的隔离度最好为30db。对于诸如滤波器、移相器之类的屏蔽通道而言，相对容易达到这一目标。在这些通道中，所有信号都被微带线或带状线屏蔽。
4.然而，由于工作于不同频段的辐射元件之间容易耦合，因此要实现辐射元件之间的隔离是相对困难的。如果隔离无法达到一定的级别，那么将存在严重的模式失真和端口间隔离问题。这些问题将降低通信网络的性能。如果增加工作于不同频段的相邻两个振子之间的距离，则可以提高工作于不同频段的相邻两个振子之间的隔离性能。但是，如此设置，势必会增大天线的宽度或长度，从而不利于天线的小型化。
5.另一方面，由于需要覆盖多个频段以及扇区，而基站塔上供安装天线的空间又非常有限，因此生产商需要将工作于不同频段的多个振子集成在一个天线内。这就使得工作于不同频段的多个振子之间的隔离成为较大的挑战。


技术实现要素：

6.本发明的任务在于设计一种用于低频段的辐射元件，其对于高频振子的干扰得以尽量减小，从而能够和高频振子按要求进行组合而不会对高频振子产生不利影响，另一方面该用于低频段的辐射元件的回波损耗较小而且辐射方向图较好。
7.具体而言，本发明提供的技术方案如下，即本发明提供一种辐射元件，包括：相互直流隔离的四个辐射区，每个辐射区被构造在四象限坐标系的一个象限之中；每个辐射区包括辐射臂以及为所述辐射臂馈电的馈电部；以及共模滤波器，所述共模滤波器被设置在相邻的两个辐射臂、与所述相邻的两个辐射臂相对应的相邻两个馈电部之间。
8.由于设置了共模滤波器，使得高频段的信号在所述辐射元件处所形成的高频电流得以被滤除，从而降低了所述辐射元件对高频振子的影响，提高了依据本发明的辐射元件与高频振子的共存性和相互之间的抗干扰性。
9.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述共模滤波器包括为辐射臂馈电的
第一传输线以及为与所述辐射臂相邻的另一辐射臂馈电的第二传输线；其中，第一传输线、第二传输线弯曲成电感线圈，且第一传输线、第二传输线的绕行方向一致、长度相等。
10.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第一传输线、第二传输线的长度不小于高频波段中最高频率波长的1/8。
11.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述辐射元件还包括介质板，所述辐射臂设置于所述介质板上；所述第一传输线、第二传输线都包括位于介质板一侧的第一迹线以及位于介质板另一侧的第二迹线，所述第一迹线、第二迹线通过过孔电性连接。
12.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述辐射元件还包括介质板，所述辐射区设置于所述介质板上；每个辐射臂包括分流滤波器，所述分流滤波器包括位于介质板一侧的第三迹线以及位于所述介质板另一侧的第四迹线；所述第三迹线、第四迹线通过过孔电性连接，并共同弯曲形成电感线圈。
13.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第三迹线、第四迹线立体交叉，所述第三迹线、第四迹线都包括交叉区域以及非交叉区域；其中，第三迹线、第四迹线的交叉区域构成电容。
14.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，交叉区域的宽度不小于0.5mm，不大于高频波段的最高频率波长的1/8。
15.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第三迹线、第四迹线的宽度小于所述辐射臂的宽度。
16.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述辐射元件工作于低频波段，在四象限坐标系的坐标轴方向上，所述辐射元件的最大尺寸不大于低频波段的中心频率波长的1/3。
17.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述辐射臂包括第一辐射臂、第二辐射臂以及第三辐射臂；其中，所述第一辐射臂、第二辐射臂之间设置有所述分流滤波器，所述第二辐射臂、第三辐射臂之间设置有所述分流滤波器。
18.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第一辐射臂、第三辐射臂位于所述介质板的一侧，所述第二辐射臂位于介质板的另一侧。
19.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂位于所述介质板的同侧。
20.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述第一辐射臂、第二辐射臂、第三辐射臂中的至少一个的宽度不大于高频波段的最高频率波长的1/8。
21.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，每个辐射区还设置有镂空部；所述馈电部、辐射臂围设形成所述镂空部。
22.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，每个馈电部还设置有电桥。
23.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述电桥的长度不大于高频波段的最高频率波长的1/4。
24.再者，本发明还提出了一种天线，包括：第一辐射单元，所述第一辐射单元包括若干前述辐射元件；第二辐射单元，所述第二辐射单元包括若干高频振子，所述高频振子的工作频率高于所述辐射元件的工作频率；以及反射板，所述第一辐射单元、第二辐射单元安装在所述反射板上；其中，在垂直于所述反射板的方向上，所述辐射元件、高频振子至少部分
重叠。
25.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，在所述反射板的横向上，所述辐射元件的至少一侧与至少一个高频振子重叠。
26.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，在所述反射板的横向上，所述辐射元件的两侧分别与两个高频振子至少部分重叠。
27.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述辐射元件工作于低频波段；其中，当所述天线在纵向上具有两列辐射元件,四列高频振子时，所述反射板在横向上的宽度不大于低频波段的最低频率波长。
28.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述高频振子工作于高频波段；其中，在反射板的横向上，相邻高频振子的中心间距不大于高频波段的最高频率的波长。
29.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述高频振子工作于高频波段；其中，在反射板的纵向上，相邻高频振子的中心间距不大于高频波段的最高频率波长的3/4。
30.进一步地，在本发明的一种实现形式之中，所述高频振子工作于高频波段，高频波段的中心频率波长为λ；其中，在反射板的横向上，相邻高频振子的中心间距位于0.6λ和λ之间。
31.在依据本发明所提出的辐射元件之中，由于设置了共模滤波器，使得高频信号在所述辐射元件处所形成的高频电流得以被滤除，从而降低了所述辐射元件对高频振子的干扰，提高了依据本发明的辐射元件与高频振子的共存性和相互之间的抗干扰性。换句话说，借助于依据本发明的辐射元件，能够在实现该辐射元件自身的辐射性能的基础之上尽量减小对于其他辐射元件的干扰，实现多频段组合天线的优化设计。
附图说明
32.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种染色体核型分析方法、系统、终端设备和存储介质的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
33.图1为依据本发明的一种辐射元件100去除介质板10时的平面示意图，其中：实线部分、虚线部分分别位于介质板的不同侧壁上；
34.图2为图1所示辐射元件100与巴伦40组合时的立体示意图。
35.图3为图2的另一角度的立体示意图。
36.图4为图1所示辐射元件100去除介质板10时的立体示意图。
37.图5为图4中圆圈b处的局部放大图。
38.图6为共模滤波器的等效电路图。
39.图7为图4中圆圈a出的局部放大图。
40.图8为分流滤波器的等效电路图。
41.图9为依据本发明的一种天线的第一实施例的示意图。
42.图10为依据本发明的一种天线的第二实施例的示意图。
具体实施方式
43.为了说明而不是为了限定之目的，以下描述中提出了诸如特定系统结构、技术之
类的具体细节，以便透彻理解本技术得实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚：在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的元器件、电路、装置、系统以及方法的详细说明，以免其中所阐述的不必要的细节妨碍本技术的描述。
44.本领域的技术人员应当理解：当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
45.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本发明中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
46.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
48.本发明的发明人意识到传统的低频段的辐射元件和高频振子之间不可避免地产生较为严重的干扰，从而使得传统的低频段的辐射元件和高频振子之间必须设置有足够的间距，以此来减小传统的低频段的辐射元件和高频振子之间的信号干扰以满足对于隔离度的要求，这样的间距对于现在的多频段紧凑型天线来说显然是不利的。
49.具体来看，由于低频段的辐射元件的波长更长，其外形和高度与高频振子相比更大更高。因此，当低频段的辐射元件和高频振子并排放置在共用的反射板上时，低频段的辐射元件往往会遮挡高频振子。尤其是当安装空间有限时更甚。根据低频段的辐射元件的几何形状的不同，高频振子所辐射出的能量可能会被衍射或者在低频段的辐射元件上引起共振。这两种机制都会导致高频振子的远场模式失真。因此，需要在低频辐射元件上设置有滤波器，以消除低频辐射元件上任何不期望的高频电流。同时，还需要将低频辐射元件设计为具有薄金属轮廓，并在内部具有大的中空部分，以允许高频振子所辐射出的信号能够以最小的衍射通过。
50.基于此，本发明的任务在于设计一种用于低频段的辐射元件，其对于高频振子的干扰得以尽量减小，从而能够和高频振子随意组合而不会对高频振子产生不利影响，另一方面该用于低频段的辐射元件的回波损耗较小而且辐射方向图较好。
51.请参阅图1以及图2、图3所示，本发明辐射元件100包括介质板10、设置于所述介质板10上的辐射区20以及设置于所述介质板10上的共模滤波器30。所述介质板10包括第一侧壁11以及与所述第一侧壁11平行的第二侧壁12。所述辐射区20的数量为4个，分别为辐射区201、辐射区202、辐射区203以及辐射区204。所述辐射区201、202、203、204分别被构造在四象限坐标系的一个象限中，并且在接通馈电巴伦40(如图2所示)之前，相邻的两个辐射区20
之间直流隔离。所述辐射区201、辐射区203构成一个偶极子，并沿着+45
°
方向辐射信号；所述辐射区202、辐射区204构成另一个偶极子，并沿着
‑
45
°
方向辐射信号。每个辐射区20包括辐射臂21、为所述辐射臂21馈电的馈电部22以及镂空部23。所述辐射臂21包括第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213以及分流滤波器214。所述第一辐射臂211、第三辐射臂213设置于所述介质板10的第一侧壁11上，所述第二辐射臂212设置于所述介质板10的第二侧壁12上。所述分流滤波器214的数量为2个。一个所述分流滤波器214设置于所述第一辐射臂211、第二辐射臂212之间。另一个所述分流滤波器214设置于所述第二辐射臂212和第三辐射臂213之间。由于所述辐射臂21被所述分流滤波器214分成三个长度较短的辐射臂(即：第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213)，从而可以有效减少所述辐射元件100与高频信号之间的共振。优选地，所述第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213中的至少一个的宽度不大于高频波段的最高频率波长的1/8。
52.图7所示为图4中圆圈a处的局部放大图。请参阅图7所示，所述分流滤波器214包括位于所述介质板10第一侧壁11上的第三迹线2141以及位于所述介质板10的第二侧壁12上的第四迹线2142。所述第三迹线2141的一端与所述第二辐射臂212电性连接，另一端通过过孔101与所述第四迹线2142电性连接。所述过孔101可以是设置于所述介质板10内的金属导体，也可以是位于介质板10的通孔内的金属镀层。所述第四迹线2142远离所述过孔101的一端与所述第三辐射臂213电性连接。所述第三迹线2141、第二迹线2142共同弯曲形成电感线圈，从而可以有效遏制位于所述辐射元件100内的高频电流。所述高频电流是高频振子辐射的高频信号与所述辐射元件100形成共振后产生的。请参阅图7所示，所述第三迹线2141、第四迹线2142立体交叉。所述第三迹线2141、第四迹线2142都包括交叉区域2143以及非交叉区域2144。所述第三迹线2141的交叉区域2143与所述第四迹线2142的交叉区域2143共同构成一电容。图8所示为所述分流滤波器214的等效电路图。其中，所述第三迹线2141、第四迹线2142共同构成电感线圈2145，所述第三迹线2141的交叉区域2143与所述第四迹线2142的交叉区域2143共同构成一电容2146。所述电感线圈2145、电容2146并联后，与所述第二辐射臂212、第三辐射臂213串联。由于所述分流滤波器214同时具有电感2145、电容2146的效果，从而使得所述分流滤波器214不仅可以有效遏制在所述辐射元件100内流动的高频电流，而且可以有效消耗高频电流的能量，进而有效避免所述辐射元件100对高频振子的干扰。在本实施例中，所述电感2145为20nh，所述电容为0.4pf，适用于为1.8ghz处提供滤波器阻带。当然，在实际应用中，可以根据需要调节所述电感2145、电容2146的大小。例如，可以通过调节所述第三迹线2141、第四迹线2142的总长度来调节所述电感2145，可以通过调节所述交叉区域2143的大小来调节所述电容2146。
53.本实施例中，在垂直于所述第一电感迹线2141或者第二电感迹线2142的延伸方向的方向上，所述交叉区域2143的宽度大于所述非交叉区域2144的宽度。为了进一步提升所述分流滤波器214的滤波效果，通常需要用较大的电感搭配小电容来增加滤波带宽。因此，优选地，所述交叉区域2143的宽度小于所述非交叉区域2144的宽度。进一步地，所述交叉区域2143的宽度不小于0.5mm，不大于高频波段的最高频率波长的1/8。进一步地，所述第三迹线2141、第四迹线2142的宽度小于所述辐射臂21的宽度，即：所述第三迹线2141、第四迹线2142的宽度小于所述第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213的宽度。当然，可以理解的是，在其他实施例中，也可以设置为：所述第三迹线2141、第四迹线2142的宽度大于所
述辐射臂21的宽度。
54.虽然在本实施例中，所述第一辐射臂211、第三辐射臂213设置于所述介质板10的第一侧壁11上，所述第二辐射臂212设置于所述介质板10的第二侧壁12上。但是，可以理解的是，在其它实施例中，所述第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213亦可以设置于所述介质板10的同一侧壁上。例如，所述第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213都设置于所述介质板10的第一侧壁11上，此时所述第四迹线2142需要通过金属过孔与所述第三辐射臂213电性连接。
55.请参阅图1、图2以及图4所示，所述馈电部22用以为所述辐射臂21馈电。所述馈电部22包括基区221、电桥222以及位于所述基区221和电桥222之间的中空部223。所述基区221与巴伦40(如图2所示)电性连接，以获取所述巴伦40馈送的信号。在本实施例中，所述巴伦40包括两个相互正交的介质板，介质板的一侧设置有地线，另一侧设置有信号线。其中，地线与偶极子的一个辐射区电性连接，信号线与偶极子的另一个辐射区电性连接。所述电桥222用以降低所述辐射元件100的回波损耗。优选地，所述电桥222的长度不大于高频波段的最高频率波长的1/4。所述中空部223位于所述基区221与所述电桥222之间，可以有效降低所述辐射元件100与高频振子的金属重叠面积，从而降低高频信号经过所述辐射元件100时的衍射，进而有效降低所述辐射元件100对高频振子的干扰。
56.请参阅图1以及图4所示，所述镂空部23位于所述辐射臂21和所述馈电部22之间。由于所述辐射臂21的面积较小，从而使得所述镂空部23具有相对较大的面积，进而可以有效降低所述辐射元件100与高频振子的金属重叠面积，从而降低高频信号经过所述辐射元件100时的衍射，进而有效降低所述辐射元件100对高频振子的干扰。又由于所述第一辐射臂211、第二辐射臂212、第三辐射臂213中的至少一个的宽度不大于高频波段的最高频率波长的1/8，从而使得所述辐射元件100具有较窄的轮廓，从而允许高频信号能够以最小的衍射方式通过。
57.请参阅图1、图2以及图3所示，所述共模滤波器30设置在相邻的两个辐射臂21、与所述相邻的两个辐射臂21相对应的两个馈电部22之间。当高频信号经过所述辐射元件100时，相邻的两个辐射臂21内容易产生共振，从而产生高频电流。由于两个辐射臂21内的高频电流方向相同，因此位于两个相邻辐射臂21内的高频电流为共模电流。所述共模滤波器30用以滤除所述共模电流。当然，可以理解的是，所述共模滤波器30不仅可以滤除前述共模高频电流，还可以滤除任何形式的共模电流。所述共模滤波器30包括为辐射臂馈电的第一传输线31以及为与所述辐射臂相邻的另一辐射臂馈电的第二传输线32。其中，所述第一传输线31、第二传输线32弯曲形成电感线圈，且第一传输线31、第二传输线32的绕行方向一致，长度相等。图5所示为图4中圆圈b处的局部放大图。请参阅图5所示，所述第一传输31、第二传输线32都包括位于所述介质板10的第一侧壁11上的第一迹线301以及位于所述介质板10的第二侧壁12上的第二迹线302。所述第一迹线301、第二迹线302通过过孔303电性连接。其中，所述第一传输线31的一端连接所述辐射区201的馈电部22，另一端连接所述辐射区201的第三辐射臂213；所述第二传输线32的一端连接所述辐射区204的馈电部22，另一个端连接所述辐射区204的第一辐射臂211。图6所示为所述共模滤波器30的等效电路图。其中，所述第一传输线31等效为电感33，所述第二传输线32等效为电感34，所述电感33、电感34为紧耦合。由于所述第一传输线31、第二传输线32的绕行方向一致、长度相等，因此当共模电流
流经所述第一传输线31、第二传输线32时，由于共模电流的方向相同从而会在第一传输线31的线圈、第二传输线32的线圈内产生同向磁场，进而增大线圈的感抗，达到衰减共模电流、滤除共模电流的目的。优选地，所述第一传输线31、第二传输线32的长度不小于高频波段中最高频率波长的1/8。
58.所述辐射元件100工作于低频波段。由于所述辐射元件100设置有所述共模滤波器30或者所述分流滤波器214，从而使得所述辐射元件100在方向aa(如图1所示，方向aa为四象限坐标系的坐标轴方向)上的最大尺寸不大于低频波段中中心频率波长的1/3。
59.相较于现有技术，本发明辐射元件100由于设置有所述共模滤波器30或者所述分流滤波器214，从而可以有效遏制、滤除所述辐射元件100内的高频电流，进而可以有效降低所述辐射元件100对高频振子的干扰，从而使得高频振子具有较好的辐射方向图。
60.请参阅图9所示，本发明还揭示了一种天线400，包括第一辐射单元410、第二辐射单元420以及反射板430。所述第一辐射单元410包括若干所述辐射元件100，所述辐射元件100工作于低频波段；所述第二辐射单元420包括若干高频振子421，所述高频振子421工作于高频波段，所述高频振子421的工作频率高于所述辐射元件100的工作频率。所述第一辐射单元410、第二辐射单元420安装在所述反射板430上。其中，在垂直于所述反射板430的方向上，所述辐射元件100、高频振子421至少部分重叠，此时所述辐射元件100、高频振子421位于不同的高度。如图9所示，在本实施例中，在所述反射板430的横向bb上，所述辐射元件100的两侧分别与一个高频振子重叠。当然，可以理解的是，在其它实施例中，亦可以设置为所述辐射元件100的一侧与一个高频振子重叠。由于所述辐射元件100设置有去耦的共模滤波器30或者分流滤波器214，从而使得所述辐射元件100与所述高频振子421之间以较小的间距排布，此时所述辐射元件100与所述高频振子421至少部分重叠，从而缩小所述天线400在横向bb上的宽度。优选地，当所述天线400在纵向cc上具有两列辐射元件100,4列高频振子421时，所述反射板430在横向bb上的宽度不大于低频波段的最低频率波长。优选地，在所述反射板430的横向bb上，相邻高频振子421的中心间距不大于高频波段的最高频率的波长。优选地，在所述反射板430的纵向cc上，相邻高频振子421的中心间距不大于高频波段内的最高频率波长的3/4。优选地，假设高频波段的中心频率波长为λ；其中，在所述反射板430的横向bb上，相邻高频振子421的中心间距位于0.6λ和λ之间。
61.请参阅图10所示，本发明还揭示了第二种天线500，包括第一辐射单元510、第二辐射单元520以及反射板530。所述第一辐射单元510、第二辐射单元520安装在所述反射板530上。所述第一辐射单元510包括若干所述辐射元件100，所述第二辐射单元520包括若干高频振子521。其中，在垂直于所述反射板530的方向上，所述辐射元件100的至少一侧与至少一个所述高频振子521重叠。在本实施例中，所述辐射元件100的两侧分别与两个所述高频振子521重叠。如此设置，可以有效降低所述天线500在纵向上的高度。
62.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。