[发明专利]用于基站天线的超宽带双极化辐射元件

说明书

本发明涉及一种用于基站天线的辐射元件，所述辐射元件包括：支撑结构，在所述支撑结构的第一层中的至少一对偶极臂，以及在所述支撑结构的第二层中的至少两个寄生臂，其中所述第一层与第二层之间的距离在所述辐射元件的工作频带的最小波长的0.0004至0.1之间，优选在0.002至0.02之间，其中所述寄生臂从所述第二层至所述第一层的垂直投影的面积覆盖所述至少一对偶极臂的至少60％的面积。

技术领域

本发明涉及用于基站天线的辐射元件、双频带辐射结构和基站天线。

背景技术

超宽带基站天线系统通常工作在690-960MHz(“低带”-LB)，1.427-2.4GHz(“中带”-MB)和1.7-2.7GHz(“高带”-HB)的频谱上，其中包括了当今使用的大多数蜂窝网络频段。随着对无线电天线深度整合需求的日益增长，例如有源天线系统(AAS)，就要求有通过减小深度来设计超紧凑型超宽带多阵列基站天线架构的新方法，而不在天线的关键点上妥协。

对于这些架构，优选多个LB、MB和HB共存。然而，当试图减小天线整体几何尺寸(紧凑设计)并保持RF关键性能时，这种共存就变得更具挑战性。在许多其他技术设计策略中，其中一个关键点是用于LB、MB和HB的辐射元件设计。理想地，它们应该彼此电性不可见。从这个角度来看，辐射元件的物理尺寸是主要因素之一。

在典型的场景中，MB频率范围(1.427GHz-2.4GHz)约为LB频率范围(690-960MHz)的两倍，因此设计成在MB中工作的偶极振子可能会产生谐振，且行为类似于LB中的单极振子，从而产生不希望的效应并降低LB频带中天线的性能。

如果不将MB偶极振子的谐振行为移出LB频带，则会因带内谐振而出现一些不希望的后果，如回波损耗中的尖峰和隔离、相位不连续性、辐射方向图扰动、增益下降等。

因此，需要一种辐射元件提供宽带特性，同时具有低轮廓，并且对共存于天线中的其它频带不可见。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基站天线的辐射元件，一种双频带辐射结构和一种基站天线，克服现有技术中的一个或多个上述问题。

本发明的第一方面提供一种用于基站天线的辐射元件，所述辐射元件包括：支撑结构，在所述支撑结构的第一层中的至少一对偶极臂，以及在所述支撑结构的第二层中的至少两个寄生臂，其中所述第一层与所述第二层之间的距离在所述辐射元件的工作频带的最小波长的0.0004至0.1之间，优选在0.002至0.02之间，其中所述寄生臂从所述第二层至所述第一层的垂直投影的面积覆盖所述至少一对偶极臂的至少60％的面积。将由导电材料形成的寄生臂相对于偶极臂以确定的距离排列，具有的技术效果是：对于给定的工作频率，偶极臂的总长度可以减小。因此，相对于现有技术的装置，辐射元件在沿偶极臂方向的总尺寸减小。这允许例如将辐射元件设置在较低频带的第二辐射元件中，以在减小的空间配置中提供双频带辐射结构。寄生臂与偶极臂DC/通电性隔离设置。每个寄生臂电容性地耦合到至少一个对应的偶极臂。

在根据第一方面所述辐射元件的第一实施方式中，所述第一层平行于所述第二层。通常，所述第一和第二层之间的距离限定了偶极臂和寄生臂各自所在的位置之间的距离，该距离可以在根据第一方面提供的限制内变化。然而，优选保持第一层平行于第二层，即寄生臂和偶极臂具有恒定的垂直距离，因为这种构造可以容易制造。例如，第一层和第二层可以是隔离材料的连续支撑结构中的平行层。

在根据第一方面的任一实施方式的辐射元件的第二实施方式中，所述支撑结构包括印刷电路板PCB，并且所述偶极臂设置在所述PCB的层中，并且所述寄生臂设置在同一PCB的另一层中。在本实施方式中，所述支撑结构可以由PCB形成，所述PCB可以被经济高效地制造。所述第一和第二层可以设置在PCB的相对侧上。或者，第一层和第二层中的一个或多个也可以设置在PCB的中间层中。