專利名稱：一種偶極子天線單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的天線，尤其涉及一種偶極子天線單元及其制造方法。
背景技術(shù)：
天線是移動通信系統(tǒng)中的一個能量轉(zhuǎn)換裝置，移動臺發(fā)射的電磁波信號經(jīng)過天線 轉(zhuǎn)換成電信號，供基站處理；反向的，基站將電信號通過天線轉(zhuǎn)換成電磁波信號在自由空間 中進行傳播，移動臺可以接收電磁波信號，從而實現(xiàn)通信系統(tǒng)的雙向通信。隨著通信技術(shù)的 發(fā)展，天線小型化已成為基站天線的發(fā)展趨勢，而集成天線系統(tǒng)概念的提出，將收發(fā)信機模 塊集成到天線中，也對天線的小型化提出了更為迫切的要求。基站天線一般由天線單元、饋電網(wǎng)絡(luò)和移相網(wǎng)絡(luò)三部分組成。基站天線的體積主 要由天線單元的剖面高度和單元間距決定，單元間距是由頻段和設(shè)計要求決定的，數(shù)值相 對固定，因此降低天線單元的剖面高度是減小基站天線體積的有效方法，也是降低集成天 線體積的有效方法。另一方面，天線還有一個重要的技術(shù)指標(biāo)——帶寬，帶寬是天線能正常工作的頻 帶范圍，通常指的是天線的阻抗帶寬，常用的通信系統(tǒng)的帶寬集中在824MHz 960MHz、 1710MHz 2170MHz兩個寬頻段。天線的帶寬是通過阻抗匹配實現(xiàn)的，因此要保證天線的帶 寬，就必須實現(xiàn)相應(yīng)的帶寬阻抗匹配。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，偶極子天線單元因其簡單的結(jié)構(gòu)形式和相對 優(yōu)越的電氣性能，在基站天線中得到廣泛的應(yīng)用，但由于要達到一定的帶寬，偶極子天線單 元通常剖面比較高，通常為四分之一中心頻率波長，才能實現(xiàn)帶寬阻抗匹配，例如，帶寬為 1710MHz 2170MHz頻段內(nèi)的偶極子天線單元的剖面高度為38mm左右才能實現(xiàn)帶寬阻抗匹 配。為了實現(xiàn)天線的小型化，需要降低天線單元的剖面高度，但是偶極子天線的剖面高度的 降低會改變天線的阻抗，從而偶極子天線的剖面高度和帶寬需求是相互矛盾的，降低天線 單元的剖面高度，帶寬受限，很難以滿足要求。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所指出的偶極子天線單元的低剖面高度與高帶寬相互 矛盾的問題，本發(fā)明實施例提供一種偶極子天線單元及其制造方法，能夠降低天線單元的 剖面高度并保證帶寬阻抗。本發(fā)明實施例的上述目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種偶極子天線單元的制造方法，所述方法包括形成饋電模塊，所述饋電模塊的 高度小于四分之一中心波長；在所述饋電模塊的一端連接至少兩個振子臂，在所述饋電模 塊的另一端連接金屬反射板；在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件以改變電流分布特性，所述 介質(zhì)元件與所述振子臂位于同一平面。一種偶極子天線單元，所述偶極子天線單元包括至少兩個振子臂，饋電模塊，金屬 反射板和介質(zhì)元件，其中所述饋電模塊的一端連接所述至少兩個振子臂，所述饋電模塊的另一端連接所述金屬反射板，所述饋電模塊的高度小于四分之一中心波長；所述介質(zhì)元件 設(shè)置于所述振子臂之間，所述介質(zhì)元件與所述振子臂位于同一平面。通過本實施例的偶極子天線單元，由于偶極子天線單元的剖面高度主要是由饋電 模塊的高度決定的，本發(fā)明實施例提供的偶極子天線單元可以使饋電模塊的高度小于四分 之一中心波長，從而降低了偶極子天線單元的剖面高度，另外，在剖面高度降低的同時在振 子臂之間填充了介質(zhì)元件，介質(zhì)元件能夠調(diào)整偶極子天線單元的阻抗，從而保證了偶極子 天線單元的阻抗特性，滿足了帶寬阻抗匹配需求，實現(xiàn)了天線的高帶寬。所以，在剖面高度 降低的同時，保證了偶極子天線單元的帶寬，大大減小了天線的體積。
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中圖1為本發(fā)明實施例的偶極子天線單元制造方法流程圖；圖2為本發(fā)明一實施例的偶極子天線單元的立體圖；圖3為本發(fā)明一個實施例的偶極子天線單元俯視圖；圖4為本發(fā)明另一實施例的偶極子天線單元俯視圖；圖5為本發(fā)明另一實施例的偶極子天線單元俯視圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附 圖，對本發(fā)明實施例做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本 發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。實施例一本發(fā)明實施例提供一種偶極子天線單元的制造方法，以下結(jié)合附圖對本實施例進 行詳細說明。圖1為本實施例的方法流程圖，請參照圖1，本實施例的偶極子天線單元的制造方 法包括101 形成饋電模塊，所述饋電模塊的高度小于四分之一中心波長；102:在所述饋電模塊的一端連接至少兩個振子臂，在所述饋電模塊的另一端連接 金屬反射板；103:在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件以改變電流分布特性，所述介質(zhì)元件與所述
振子臂位于同一平面。在本實施例中，饋電模塊的高度決定了偶極子天線單元的剖面高度，在制造偶極 子天線單元時直接降低饋電模塊的高度，從而降低了偶極子天線單元的剖面高度，例如，常 規(guī)偶極子天線單元的剖面高度為四分之一中心波長，根據(jù)本實施例的方法，可以使偶極子 天線單元的剖面高度小于四分之一中心波長，例如至少降低到0. 2個中心波長。在本實施例中，振子臂的形狀任意，可以是鉆石形或扇形等等。介質(zhì)元件設(shè)置于振 子臂之間以改變電流分布特性，其介電常數(shù)和形狀可以一定，也可以不一定，并且介質(zhì)元件 的形狀和大小取決于每兩相鄰振子臂之間的形狀以及偶極子天線單元的帶寬阻抗匹配需要。由于降低偶極子天線單元的剖面高度，振子臂離反射板之間電流耦合增大，改變 了天線的電流分布，從而改變了其輸入阻抗，難以與特定的50歐姆阻抗匹配。而根據(jù)本實 施例的方法，在振子臂附近設(shè)置介質(zhì)元件，等效于在振子臂間添加不平衡結(jié)構(gòu)，對由于耦合 電流引起的電流分布變化起到補償作用，從而實現(xiàn)天線的帶寬阻抗阻抗匹配，保證了偶極 子天線單元的帶寬阻抗。通過本實施例的方法，由于偶極子天線單元的剖面高度主要是由饋電模塊的高度 決定的，本發(fā)明實施例提供的偶極子天線單元的制造方法可以使偶極子天線單元的饋電模 塊的高度小于四分之一中心波長，從而降低了偶極子天線單元的剖面高度，在降低偶極子 天線單元的剖面高度的同時，在振子臂之間填充了介質(zhì)元件，介質(zhì)元件能夠調(diào)整偶極子天 線單元的阻抗，從而保證了偶極子天線單元的帶寬阻抗特性，滿足了帶寬阻抗匹配需求，實 現(xiàn)了天線的高帶寬。所以，在剖面高度降低的同時，保證了偶極子天線單元的帶寬，大大減 小了天線的體積。在本實施例中，在偶極子天線單元的振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件以適應(yīng)剖面高度降 低后的帶寬阻抗匹配需要，可以通過多種不同的方式實現(xiàn)，以下結(jié)合不同的實施例對此加 以說明。實施例二本實施例還提供一種偶極子天線單元的制造方法，在本實施例所提供的方法中， 在得到剖面高度小于四分之一中心波長的偶極子天線單元的同時，在偶極子天線單元的每 兩相鄰的振子臂之間均勻?qū)ΨQ設(shè)置介質(zhì)元件，以下結(jié)合附圖對本實施例進行說明。圖3為根據(jù)本實施例的方法所制造的偶極子天線單元的俯視圖，如圖3所示，在本 實施例中，振子臂31的形狀為鉆石形，故每兩相鄰的振子臂之間的形狀為梯形，因此，設(shè)置 于每兩相鄰的振子臂之間的介質(zhì)元件321、322、323、324的形狀為梯形。在本實施例中，介質(zhì)元件的形狀和大小則根據(jù)偶極子天線單元實際的帶寬阻抗 匹配需求來進行調(diào)節(jié)，由于不同的介質(zhì)元件的介電常數(shù)不同，對振子臂之間的電流分布的 影響也不同，因此，為了達到天線單元的帶寬阻抗匹配需求，需要調(diào)節(jié)介質(zhì)元件的形狀和大 小，直到滿足該天線單元的帶寬阻抗匹配需求為止。在本實施例中，介質(zhì)元件321、322、323、324與振子臂31完全接觸，但本實施例并 不以此作為限制，在實際實施時，介質(zhì)元件321、322、323、324與振子臂31也可以部分接觸， 或不接觸，并根據(jù)介質(zhì)元件的材料，通過固定件對該介質(zhì)元件進行固定，固定方式有多種， 只要讓其位于振子臂之間即可，在此不一一舉例。本實施例還提供一種偶極子天線單元的制造方法，在本實施例所提供的方法中， 在得到剖面高度小于四分之一中心波長的偶極子天線單元的同時，在偶極子天線單元的振 子臂整個平面均勻?qū)ΨQ設(shè)置介質(zhì)元件，使每一所述振子臂都被所述介質(zhì)元件所包圍，以下 結(jié)合附圖對本實施例進行說明。圖4為根據(jù)本實施例的方法所制造的偶極子天線單元的俯視圖，如圖4所示，在本 實施例中，介質(zhì)元件42位于振子臂41整個平面上，且包圍每一個振子臂，介質(zhì)元件42的形 狀可以是方形、圓形或其他多邊形，同樣的，該介質(zhì)元件的形狀和大小可以根據(jù)偶極子天線 單元的帶寬阻抗匹配需要進行調(diào)節(jié)。
在圖3和圖4所示實施例中，介質(zhì)元件是均勻?qū)ΨQ的設(shè)置，也就是說，該介質(zhì)元件 的介電常數(shù)是固定的，且是呈對稱設(shè)置。本實施例還提供一種偶極子天線單元的制造方法，在本實施例所提供的方法中， 在得到剖面高度小于四分之一中心波長的偶極子天線單元的同時，在偶極子天線單元的每 兩相鄰的振子臂之間非均勻?qū)ΨQ設(shè)置介質(zhì)元件，以下結(jié)合附圖對本實施例進行說明。圖5為根據(jù)本實施例的方法所制造的偶極子天線單元的俯視圖，如圖5所示，在本 實施例中，介質(zhì)元件521、522、523、524位于振子臂51平面內(nèi)，且呈非均勻?qū)ΨQ設(shè)置，例如， 介質(zhì)元件521和522不對稱，如此設(shè)置，有利于改善天線隔離度等特性，同樣的，每一介質(zhì)元 件的形狀和大小可以根據(jù)偶極子天線單元的帶寬阻抗匹配需要進行調(diào)節(jié)。 在本實施例中，介質(zhì)元件521、522、523、524是非均勻?qū)ΨQ的設(shè)置于每兩相鄰的振 子臂之間，也就是說，該介質(zhì)元件的介電常數(shù)不固定，即材料不均勻，或者形狀不對稱，或者 材料不均勻而且形狀不對稱。本實施例提供了一種制造偶極子天線單元的方法，根據(jù)該方法制造的偶極子天線 單元，成型和裝配簡易，成本低廉，且由于偶極子天線單元的剖面高度主要是由饋電模塊的 高度決定的，本發(fā)明實施例提供的偶極子天線單元可以使饋電模塊的高度小于四分之一中 心波長，從而降低了偶極子天線單元的剖面高度，另外，在剖面高度降低的同時在振子臂之 間填充了介質(zhì)元件，介質(zhì)元件能夠調(diào)整偶極子天線單元的阻抗，從而保證了偶極子天線單 元的阻抗特性，滿足了帶寬阻抗匹配需求，實現(xiàn)了天線的高帶寬。所以，在剖面高度降低的 同時，保證了偶極子天線單元的帶寬，大大減小了天線的體積。對應(yīng)前述實施例中的偶極子天線單元的制造方法，本發(fā)明實施例還提供一種偶極 子天線單元，以下分別通過不同的實施例對此加以說明。實施例三本實施例提供一種偶極子天線單元，以下結(jié)合附圖對本實施例進行說明。圖2為本發(fā)明實施例的偶極子天線單元的立體圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例的 偶極子天線單元主要包括至少兩個振子臂21，饋電模塊22，金屬反射板23以及介質(zhì)元件 24，其中饋電模塊22的一端與振子臂21相連接，饋電模塊22的另一端與金屬反射板23 相連接，饋電模塊22的高度小于四分之一中心波長。在本實施例中，饋電模塊22可以是巴侖饋電結(jié)構(gòu)，相對于現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的四分 之一中心波長的巴侖饋電結(jié)構(gòu)，本實施例的饋電模塊22可以采用小于四分之一中心波長 的巴侖饋電結(jié)構(gòu)，例如采用0. 2中心波長的巴侖饋電結(jié)構(gòu)。介質(zhì)元件24設(shè)置于振子臂21之間，例如，可以設(shè)置于每相鄰兩振子臂21之間，或 者設(shè)置于振子臂21的整個平面上并包圍每一個振子臂21。該介質(zhì)元件24與振子臂21可 以完全接觸，或部分接觸，或不接觸，并通過固定件對該介質(zhì)元件24進行固定，由于介質(zhì)元 件24與振子臂21接觸與否不影響本發(fā)明的實現(xiàn)，因此固定件可以將介質(zhì)元件24固定至任 意位置，例如，將介質(zhì)元件24固定至振子臂21上，或者將介質(zhì)元件固定至饋電模塊22上， 或者將介質(zhì)元件24固定至反射板23上。其中，介質(zhì)元件的材料可以是玻璃纖維、陶瓷等， 本實施例并不以此作為限制。在本實施例中，振子臂21的形狀任意，可以為鉆石形或者扇形，當(dāng)介質(zhì)元件24設(shè)置于每兩相鄰的振子臂21之間，并與振子臂21完全接觸時，該介質(zhì)元件24的形狀取決于 每兩相鄰的振子臂21之間的間隙的形狀；當(dāng)介質(zhì)元件24設(shè)置于每兩相鄰的振子臂21之 間，且與振子臂21部分接觸或不接觸時，該介質(zhì)元件24的形狀任意，但要位于每兩相鄰的 振子臂21之間的間隙內(nèi)；當(dāng)介質(zhì)元件24設(shè)置于振子臂21平面上，且包圍每一振子臂21時， 該介質(zhì)元件24的形狀可以為方形、圓形或任意多邊形。在本實施例中，該介質(zhì)元件的形狀和大小可以根據(jù)偶極子天線單元的帶寬阻抗匹 配需要進行調(diào)節(jié)。在具體調(diào)節(jié)以實現(xiàn)帶寬阻抗匹配時，可以通過調(diào)整介質(zhì)元件的形狀、大 小或材料中的一種或幾種的組合，例如，相同的形狀和大小時，介質(zhì)元件材料的介電常數(shù)越 大，偶極子天線單元的阻抗越小。本實施例的偶極子天線單元既適用于單極化偶極子天線，也適用于雙極化偶極子 天線，在單極化偶極子天線中，有兩個振子臂對稱設(shè)置，而在雙極化偶極子天線中，有四個 振子臂對稱設(shè)置，下面以雙極化偶極子天線為例，結(jié)合附圖對本實施例的偶極子天線單元 進行說明。圖3為本發(fā)明一個實施例的偶極子天線單元的俯視圖，如圖3所示，本實施例的偶 極子天線單元包括四個振子臂31，饋電模塊(圖未示)，反射板33以及介質(zhì)元件321、322、 323、324，該介質(zhì)元件321、322、323、324與振子臂31位于同一平面，且與振子臂31完全接 觸，并通過固定件(圖未示)進行固定。介質(zhì)元件321、322、323、324與四個振子臂31可以 完全接觸，或部分接觸，或不接觸。在本實施例中，振子臂31的形狀為鉆石形。介質(zhì)元件包括四個部分321、322、323、 324，每個部分分別設(shè)置于每兩相鄰的振子臂21之間，且該四個部分321、322、323、324呈均 勻?qū)ΨQ設(shè)置，即介質(zhì)元件不同部分的介電常數(shù)相同，形狀取決于每兩相鄰的振子臂21之間 的形狀，在本實施例中為梯形，該介質(zhì)元件的形狀或大小則取決于實際的帶寬阻抗匹配需 求，可以根據(jù)實際帶寬阻抗匹配需求來進行調(diào)節(jié)。圖4為本發(fā)明另一個實施例的偶極子天線單元的俯視圖，與圖3所示的偶極子天 線單元不同的是，本實施例的偶極子天線單元的介質(zhì)元件42是一個整體，設(shè)置于振子臂41 的整個平面上，且呈均勻?qū)ΨQ設(shè)置，并包圍振子臂41，通過固定件加以固定，在本實施例中， 該介質(zhì)元件42的形狀為方形。同樣的，該介質(zhì)元件42的形狀和大小可以根據(jù)實際帶寬阻 抗匹配需求來進行調(diào)節(jié)。介質(zhì)元件42與振子臂41可以完全接觸，或部分接觸，或不接觸。圖5為本發(fā)明另一個實施例的偶極子天線單元的俯視圖，與圖3所示的偶極子天 線單元不同的是，本實施例的偶極子天線單元的介質(zhì)元件包括四個部分521、522、523、524， 每個部分分別設(shè)置于每兩相鄰的振子臂51之間，且該四個部分521、522、523、524呈非均 勻?qū)ΨQ設(shè)置，以改善天線隔離度等特性，這里的非均勻?qū)ΨQ包括介質(zhì)元件形狀的不對稱，例 如，介質(zhì)元件521和522不對稱；或者介質(zhì)元件材料的不均勻，即不同部分的介電常數(shù)不相 同，例如四個部分521、522、523、524的介電常數(shù)各不相同；或者既有形狀的不對稱也有材 料的不均勻。介質(zhì)元件的四個部分521、522、523、524與振子臂51可以完全接觸，或部分接 觸，或不接觸。由于偶極子天線單元的剖面高度主要是由饋電模塊的高度決定的，本發(fā)明實施例 提供的偶極子天線單元可以使饋電模塊的高度小于四分之一中心波長，從而降低了偶極子 天線單元的剖面高度，另外，在剖面高度降低的同時在振子臂之間填充了介質(zhì)元件，從而保證了偶極子天線單元的阻抗特性，滿足了帶寬阻抗匹配需求。另外，該偶極子天線單元結(jié)構(gòu)簡單，成型和裝配簡易，成本低。本發(fā)明實施例的低剖面偶極子天線單元的實現(xiàn)，不僅可以 實現(xiàn)基站天線的小型化，同時可以推廣到雙頻共軸，集成天線等系統(tǒng)中，應(yīng)用前景廣泛。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保 護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種偶極子天線單元的制造方法，其特征在于，所述方法包括形成饋電模塊，所述饋電模塊的高度小于四分之一中心波長；在所述饋電模塊的一端連接至少兩個振子臂，在所述饋電模塊的另一端連接金屬反射板；在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件以改變電流分布特性，所述介質(zhì)元件與所述振子臂位于同一平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件包括 在每兩相鄰的振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件；或者在所述振子臂整個平面設(shè)置介質(zhì)元件，使每一所述振子臂都被所述介質(zhì)元件所包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述介質(zhì)元件為均勻?qū)ΨQ設(shè)置，或非均勻?qū)ΨQ設(shè)置；所述非均勻?qū)ΨQ包括所述介質(zhì)元件材料不均勻和/或所述介質(zhì)元件形狀不對稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件之后，所 述方法還包括根據(jù)所述偶極子天線單元的帶寬阻抗匹配需要調(diào)節(jié)所述介質(zhì)元件的形狀和大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件還包括 使所述介質(zhì)元件與所述振子臂完全接觸，或部分接觸，或不接觸。
6.一種偶極子天線單元，其特征在于，所述偶極子天線單元包括至少兩個振子臂，饋電 模塊，金屬反射板和介質(zhì)元件，其中所述饋電模塊的一端連接所述至少兩個振子臂，所述饋電模塊的另一端連接所述金屬 反射板，所述饋電模塊的高度小于四分之一中心波長；所述介質(zhì)元件設(shè)置于所述振子臂之間，所述介質(zhì)元件與所述振子臂位于同一平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偶極子天線單元，其特征在于所述介質(zhì)元件在每兩相鄰的所述振子臂之間均勻?qū)ΨQ設(shè)置，或非均勻?qū)ΨQ設(shè)置； 所述非均勻?qū)ΨQ包括所述介質(zhì)元件材料不均勻和/或所述介質(zhì)元件形狀不對稱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偶極子天線單元，其特征在于所述介質(zhì)元件包括多個部分，每個部分位于兩相鄰所述振子臂之間的間隙內(nèi)；或者， 所述介質(zhì)元件為一個整體，每一所述振子臂都被所述介質(zhì)元件包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的偶極子天線單元，其特征在于 所述介質(zhì)元件與所述振子臂完全接觸，或部分接觸，或不接觸； 所述介質(zhì)元件通過固定件固定至振子臂或饋電模塊或金屬反射板上。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種偶極子天線單元及其制造方法，所述方法包括形成饋電模塊，所述饋電模塊的高度小于四分之一中心波長；在所述饋電模塊的一端連接至少兩個振子臂，在所述饋電模塊的另一端連接金屬反射板；在所述振子臂之間設(shè)置介質(zhì)元件以改變電流分布特性，所述介質(zhì)元件與所述振子臂位于同一平面。通過本實施例的方法制造的偶極子天線單元，在剖面高度降低的同時，保證了偶極子天線單元的帶寬阻抗，由于偶極子天線單元的剖面高度的降低，大大減小了天線的體積。
文檔編號H01Q9/16GK101877434SQ20091013692
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者朱祖武 申請人:華為技術(shù)有限公司