CN103618128B - 天线及阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线，包括宽频双极化辐射单元和反射板；所述宽频双极化辐射单元包括：巴伦、固定在所述巴伦上端的两个正交极化的振子，以及用于固定所述两个振子的定位板；所述两个振子包括第一振子和第二振子，所述第一振子包括呈中心对称的第一辐射臂和第三辐射臂，所述第二振子包括呈中心对称的第二辐射臂和第四辐射臂；所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第三辐射臂和所述第四辐射臂均为多段式结构的辐射臂；所述两个振子位于同一平面上；所述巴伦的下端通过底座固定在所述反射板上。采用本发明实施例，能够有效拓展基站天线辐射单元的阻抗带宽，改善辐射单元的隔离度，增强振子稳定性，同时，安装方便，降低制造成本。

Description

天线及阵列天线

技术领域

本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及一种天线及阵列天线。

背景技术

随着移动通信技术的迅速发展，电磁环境的日益复杂，对宽频多制式基站天线的要求越来越高，需求越来越大。基站天线的性能主要取决于天线阵列中单元的性能，如阻抗带宽，隔离度和批量生产一致性等。在现有技术中，天线阵列中单元的性能存在以下不足：

1、阻抗带宽方面。现有一般双极化辐射单元带宽大多只能覆盖GSM和CDMA低端的820-960MHz或高端1710-1990MHz,相对带宽只有15%左右，由于3G的开通和未来LTE的逐渐应用，迫切需要基站天线具有更宽的带宽。目前展宽辐射单元阻抗带宽的一个主要途径就是加大振子直径，但是这种方式不仅增加了天线单元的尺寸，重量和材料用量，而且提高的程度有限，另一种方式就是在支撑巴伦处增加匹配段，这种方式虽然可以避免上述缺点，但提高了装配复杂度，增加了成本。

2、隔离度方面。双极化天线一般要求隔离度指标在-30dB左右，而现有天线一般通过加大振子间距或者中间增加隔离条的方式来减小辐射单元之间的耦合，从而提高整机隔离度，这样既增加了天线的尺寸和材料用量，而且还增加了装配复杂度。

3、批量生产一致性方面。现在振子单元多使用压铸方式来实现振子批量一致性，但是压铸模具成本较高，大尺寸的部件又需要较高的电镀费用，从而造成较高的成本和较差的市场灵活度。

因此，需要设计出一种高性能基站天线，不仅具有优良宽频电气性能，且具有稳定的尺寸结构和简易的安装方式以保证批量生产，又低成本满足市场竞争的需要。

发明内容

本发明实施例提出一种天线及阵列天线，能够有效拓展基站天线辐射单元的阻抗带宽，改善辐射单元的隔离度，增强振子稳定性，同时，安装方便，降低制造成本。

本发明实施例提供一种天线，包括宽频双极化辐射单元和反射板；所述宽频双极化辐射单元包括：巴伦、固定在所述巴伦上端的两个正交极化的振子，以及用于固定所述两个振子的定位板；所述两个振子包括第一振子和第二振子，所述第一振子包括呈中心对称的第一辐射臂和第三辐射臂，所述第二振子包括呈中心对称的第二辐射臂和第四辐射臂；所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第三辐射臂和所述第四辐射臂均为多段式结构的辐射臂；所述两个振子位于同一平面上；所述巴伦的下端通过底座固定在所述反射板上。

进一步地，每个辐射臂包括：第一内臂、第二内臂、第一外臂和第二外臂；

所述第一内臂的一端连接所述巴伦，所述第一内臂的另一端连接所述第一外臂；所述第二内臂的一端连接所述巴伦，所述第二内臂的另一端连接所述第二外臂；

所述第一内臂和所述第二内臂构成的角度范围为60°~90°；所述第一外臂和所述第二外臂构成的角度范围为0°~90°。

进一步地，所述定位板包括用于夹紧所述两个振子的第一振子定位板和第二振子定位板；所述宽频双极化辐射单元还包括螺杆；

每个辐射臂和所述巴伦连接的一端的上方设有突起；所述第一振子定位板上具有与所述突起相匹配的定位孔；所述第一振子定位板和所述第二振子定位板上具有供所述螺杆贯穿的螺孔；

所述第一振子定位板位于两个振子的上方，所述第一振子定位板上的定位孔与每个辐射臂上的突起卡紧，所述第二振子定位板位于两个振子的下方；所述第一振子定位板和所述第二振子定位板通过所述螺杆紧固，以使两个振子固定在所述第一振子定位板和所述第二振子定位板之间。

相应地，本发明实施例还提供一种阵列天线，包括多个上述天线；

所述阵列天线的反射板的外边缘设置有侧板，所述多个天线之间还设置有隔离板；所述侧板和所述隔离板固定在所述反射板上。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的天线及阵列天线通过利用第一振子定位板和第二振子定位板将两个振子夹在中间，保证了天线整体的稳定性；第一振子定位板和第二振子定位板采用介质加载方式，改善了振子的驻波和隔离度，从而获得较宽的阻抗和隔离度带宽；辐射臂、巴伦和底座一体成型，无需电镀，降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明提供的天线的一个实施例的立体结构示意图；

图2是本发明提供的天线的一个实施例的宽频双极化辐射单元的侧视图；

图3是本发明提供的天线的一个实施例的宽频双极化辐射单元的仰视图；

图4是本发明提供的天线的一个实施例的宽频双极化辐射单元的装配图；

图5是本发明提供的天线的一个实施例的第一振子定位板的平面示意图；

图6是本发明提供的天线的一个实施例的第二振子定位板的平面示意图；

图7是本发明提供的阵列天线的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图3，是本发明提供的天线的结构示意图。该天线，包括宽频双极化辐射单元和反射板；该宽频双极化辐射单元包括：巴伦7、固定在巴伦7上端的两个正交极化的振子，以及用于固定所述两个振子的定位板；两个振子包括第一振子和第二振子，第一振子包括呈中心对称的第一辐射臂28和第三辐射臂30，第二振子包括呈中心对称的第二辐射臂29和第四辐射臂31；第一辐射臂28、第二辐射臂29、第三辐射臂30和第四辐射臂31均为多段式结构的辐射臂；两个振子位于同一平面上；巴伦7的下端通过底座固定在反射板上。

巴伦7固定于振子下端，起到支撑振子的作用，同时也具有扼流的作用，有助于提高辐射效率。

进一步地，每个辐射臂包括：第一内臂11、第二内臂8、第一外臂12和第二外臂4；

第一内臂11的一端连接巴伦7，第一内臂11的另一端连接第一外臂12；第二内臂8的一端连接巴伦7，第二内臂8的另一端连接第二外臂4；

第一内臂11和第二内臂8构成的角度范围为0°~30°；第一外臂12和第二外臂4构成的角度范围为20°~60°。

第一外臂12和第二外臂4构成的角度小于第一内臂11和第二内臂8构成的角度，从而可以获得更宽的阻抗带宽。

在实际生产过程中，可以在所需频带范围内灵活调节第一内臂11、第二内臂8、第一外臂12和第二外臂4的长度，也可以调节第一内臂11和第二内臂8构成的角度、第一外臂12和第二外臂4构成的角度，从而获得优良的阻抗匹配特性。

优选地，第一内臂11、第二内臂8、第一外臂12和第二外臂4由金属片制成，厚度范围为1~3mm，高度范围为0.03~0.06个工作波长。

需要说明的是，以上实施例仅以每个辐射臂具有两段辐射臂为例进行描述。在具体实施当中，每个辐射臂可以具有两段以上的辐射臂。

进一步地，上述定位板包括用于夹紧两个振子的第一振子定位板1和第二振子定位板10；宽频双极化辐射单元还包括螺杆2；

每个辐射臂和巴伦7连接的一端的上方设有突起3；第一振子定位板1上具有与突起3相匹配的定位孔14；第一振子定位板1和第二振子定位板10上具有供螺杆2贯穿的螺孔13；

第一振子定位板1位于两个振子的上方，第一振子定位板1上的定位孔14与每个辐射臂上的突起3卡紧，第二振子定位板10位于两个振子的下方；第一振子定位板1和第二振子定位板10通过螺杆2紧固，以使两个振子固定在第一振子定位板1和第二振子定位板10之间。

螺杆2依次穿过第一振子定位板1和第二振子定位板10上相对应的螺孔13，并与螺母15连接，使第一振子定位板1和第二振子定位板10将两个振子夹在中间，保证了宽频双极化辐射单元整体的稳定性。

在一个实施方式中，第二振子定位板10的中部开设有供巴伦7穿过的通孔。具体安装时，使巴伦7的底端穿过第二振子定位板10上的通孔，将第二振子定位板10从巴伦7的底端推送到两个振子的下方，再通过螺杆紧固方式将第二振子定位板10与位于两个振子上方的第一振子定位板1紧固连接。

优选地，第一振子定位板1是厚度范围为0.5~3mm的塑胶片或者光面FR4，介电常数的范围为2~4.5，第一振子定位板1的形状可以是方形、圆形或者其它不规则形状；第二振子定位板10是厚度范围为0.5~3mm的塑胶片或者光面FR4，介电常数的范围为2~4.5，第二振子定位板10的形状可以是方形、圆形或者其它不规则形状。第一振子定位板1和第二振子定位板10采用介质加载方式，改善了振子的驻波和隔离度，从而获得较宽的阻抗和隔离度带宽。

进一步地，巴伦7为柱状结构，包括第一壁面24、第二壁面25、第三壁面（附图中未标出）和第四壁面（附图中未标出）；第一壁面24和第三壁面相对，第二壁面25和第四壁面相对；

第一辐射臂的第一内臂11a固定于第一壁面24中靠近第四壁面的侧边的上端，第一辐射臂的第二内臂8a固定于第一壁面24中靠近第二壁面25的侧边的上端；第二辐射臂的第一内臂11b固定于第二壁面25中靠近第一壁面24的侧边的上端，第二辐射臂的第二内臂8b固定于第二壁面中靠近第三壁面的侧边的上端；第三辐射臂的第一内臂（附图中未标出）固定于第三壁面中靠近第二壁面25的侧边的上端，第三辐射臂的第二内臂（附图中未标出）固定于第三壁面中靠近第四壁面的侧边的上端；第四辐射臂的第一内臂（附图中未标出）固定于第四壁面中靠近第三壁面的侧边的上端，第四辐射臂的第二内臂（附图中未标出）固定于第四壁面中靠近第一壁面的侧边的上端。

需要说明的是，第一壁面24、第二壁面25、第三壁面和第四壁面之间具有缝隙。第一壁面24、第二壁面25、第三壁面和第四壁面的底端通过底座21连接并固定，顶端通过第一振子定位板1和第二振子定位板10保证间距。

第一壁面24包括第一过线孔19、第一焊接块9和第二焊接块5；第一焊接块9固定在第一壁面24外侧的上方，第二焊接块9固定在第一壁面24外侧的下方；第一过线孔19位于第一焊接块9的上方；

第二壁面25包括第二过线孔（附图中未标出）、第三焊接块（附图中未标出）和第四焊接块（附图中未标出）；第三焊接块固定在第二壁面25外侧的上方，第四焊接块固定在第二壁面25外侧的下方；第二过线孔位于第三焊接块的上方。

进一步地，宽频双极化单元还包括第一同轴电缆26和第二同轴电缆27；

第三壁面上压铆有第一空心铆钉，第一同轴电缆26的屏蔽层焊接在第一焊接块9和第二焊接块5上，第一同轴电缆26的芯线穿过第一过线孔19，焊接在第一空心铆钉上；

第四壁面上压铆有第二空心铆钉，第二同轴电缆27的屏蔽层焊接在第三焊接块和第四焊接块上，第二同轴电缆27的芯线穿过第二过线孔，焊接在第二空心铆钉上。

需要说明的是，这里的压铆方式是压铆空心铆钉，空心铆钉的材料可以是铜或者其它可焊接材料，从而保证第一同轴电缆26和第二同轴电缆27的芯线与空心铆钉可以可靠焊接。

第二振子定位板10上还包括半圆形孔17，用于供第一同轴电缆26和第二同轴电缆27穿过。

优选地，第一焊接块9是厚度范围为0.5~3mm的铜片或者镀锡铝片；第二焊接块5是厚度范围为0.5~3mm的铜片或者镀锡铝片；第三焊接块是厚度范围为0.5~3mm的铜片或者镀锡铝片；第四焊接块是厚度范围为0.5~3mm的铜片或者镀锡铝片。采用在巴伦壁面上加装焊接块的方式，避免整体电镀，从而降低了制造成本。

优选地，第一壁面24、第二壁面25、第三壁面和第四壁面的高度范围为0.4~0.6个工作波长；第一壁面24和第三壁面的间距范围为0.01~0.06个工作波长，第二壁面25和第四壁面的间距范围为0.01~0.06个工作波长。

进一步地，巴伦7的底端连接有底座21，辐射臂、巴伦7和底座21是一体成型的装置。制作方式是采用铝合金钣金工艺，无需电镀，使得安装方便，且降低了制造成本。

优选地，底座21通过拉铆方式与反射板22连接。需要说明的是，底座21上包括安装孔6，底座21是通过安装孔6以拉铆方式与反射板22连接的。

反射板22连接有侧边16，在实际制作过程中，可以通过调节侧边16的尺寸来优化天线方向图。

优选地，底座21和反射板22之间还加装有塑胶垫片。塑胶垫片的加装可以获得优良的互调指标。

参见图7，是本发明提供的阵列天线的一个实施例的结构示意图。该阵列天线包括多个天线，该天线的结构与上述实施例中的天线结构相同，在此不再详细描述。

阵列天线的反射板22的外边缘设置有侧板23，多个天线之间还设置有隔离板20；侧板23和隔离板20固定在反射板22上。

在实际制作过程中，可以通过调节隔离板20、侧板23和反射板22的尺寸来获得满足使用要求的阵列天线。

本发明实施例提供的天线和阵列天线，通过利用第一振子定位板和第二振子定位板将两个振子夹在中间，保证了天线整体的稳定性；第一振子定位板和第二振子定位板采用介质加载方式，改善振子的驻波和隔离度，从而获得较宽的阻抗和隔离度带宽；辐射臂、巴伦和底座一体成型，采用压铆方式，无需电镀，降低了制造成本。

以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种天线，其特征在于，包括宽频双极化辐射单元和反射板；所述宽频双极化辐射单元包括：巴伦、固定在所述巴伦上端的两个正交极化的振子，以及用于固定所述两个振子的定位板；所述两个振子包括第一振子和第二振子，所述第一振子包括呈中心对称的第一辐射臂和第三辐射臂，所述第二振子包括呈中心对称的第二辐射臂和第四辐射臂；所述第一辐射臂、所述第二辐射臂、所述第三辐射臂和所述第四辐射臂均为多段式结构的辐射臂；所述两个振子位于同一平面上；所述巴伦的下端通过底座固定在所述反射板上；

所述定位板包括用于夹紧所述两个振子的第一振子定位板和第二振子定位板；所述第一振子定位板位于两个振子的上方，所述第二振子定位板位于两个振子的下方。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，每个辐射臂包括：第一内臂、第二内臂、第一外臂和第二外臂；

所述第一内臂的一端连接所述巴伦，所述第一内臂的另一端连接所述第一外臂；所述第二内臂的一端连接所述巴伦，所述第二内臂的另一端连接所述第二外臂；

所述第一内臂和所述第二内臂构成的角度范围为60°～90°；所述第一外臂和所述第二外臂构成的角度范围为0°～90°。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一内臂、所述第二内臂、所述第一外臂和所述第二外臂由金属片制成，厚度范围为1～3mm，高度范围为0.03～0.06个工作波长。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述宽频双极化辐射单元还包括螺杆；

每个辐射臂和所述巴伦连接的一端的上方设有突起；所述第一振子定位板上具有与所述突起相匹配的定位孔；所述第一振子定位板和所述第二振子定位板上具有供所述螺杆贯穿的螺孔；

所述第一振子定位板上的定位孔与每个辐射臂上的突起卡紧；所述第一振子定位板和所述第二振子定位板通过所述螺杆紧固，以使两个振子固定在所述第一振子定位板和所述第二振子定位板之间。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一振子定位板是厚度范围为0.5～3mm的塑胶片或者光面FR4，介电常数的范围为2～4.5；所述第二振子定位板是厚度范围为0.5～3mm的塑胶片或者光面FR4，介电常数的范围为2～4.5。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述巴伦为柱状结构，包括第一壁面、第二壁面、第三壁面和第四壁面；所述第一壁面和所述第三壁面相对，所述第二壁面和所述第四壁面相对；

所述第一辐射臂的第一内臂固定于所述第一壁面中靠近所述第四壁面的侧边的上端，所述第一辐射臂的第二内臂固定于所述第一壁面中靠近所述第二壁面的侧边的上端；所述第二辐射臂的第一内臂固定于所述第二壁面中靠近所述第一壁面的侧边的上端，所述第二辐射臂的第二内臂固定于所述第二壁面中靠近所述第三壁面的侧边的上端；所述第三辐射臂的第一内臂固定于所述第三壁面中靠近所述第二壁面的侧边的上端，所述第三辐射臂的第二内臂固定于所述第三壁面中靠近所述第四壁面的侧边的上端；所述第四辐射臂的第一内臂固定于所述第四壁面中靠近所述第三壁面的侧边的上端，所述第四辐射臂的第二内臂固定于所述第四壁面中靠近所述第一壁面的侧边的上端；

所述第一壁面包括第一过线孔、第一焊接块和第二焊接块；所述第一焊接块固定在所述第一壁面外侧的上方，所述第二焊接块固定在所述第一壁面外侧的下方；所述第一过线孔位于所述第一焊接块的上方；

所述第二壁面包括第二过线孔、第三焊接块和第四焊接块；所述第三焊接块固定在所述第二壁面外侧的上方，所述第四焊接块固定在所述第二壁面外侧的下方；所述第二过线孔位于所述第三焊接块的上方。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述宽频双极化单元还包括第一同轴电缆和第二同轴电缆；

所述第三壁面上压铆有第一空心铆钉，所述第一同轴电缆的屏蔽层焊接在所述第一焊接块和所述第二焊接块上，所述第一同轴电缆的芯线穿过所述第一过线孔，焊接在所述第一空心铆钉上；

所述第四壁面上压铆有第二空心铆钉，所述第二同轴电缆的屏蔽层焊接在所述第三焊接块和所述第四焊接块上，所述第二同轴电缆的芯线穿过所述第二过线孔，焊接在所述第二空心铆钉上。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述第一焊接块是厚度范围为0.5～3mm的铜片或者镀锡铝片；所述第二焊接块是厚度范围为0.5～3mm的铜片或者镀锡铝片；所述第三焊接块是厚度范围为0.5～3mm的铜片或者镀锡铝片；所述第四焊接块是厚度范围为0.5～3mm的铜片或者镀锡铝片。

9.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一壁面、所述第二壁面、所述第三壁面和所述第四壁面的高度范围为0.4～0.6个工作波长；所述第一壁面和所述第三壁面的间距范围为0.01～0.06个工作波长，所述第二壁面和所述第四壁面的间距范围为0.01～0.06个工作波长。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述巴伦的底端连接有底座，所述辐射臂、所述巴伦和所述底座是一体成型的装置。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，所述底座通过拉铆方式与所述反射板连接。

12.根据权利要求11所述的天线，其特征在于，所述底座和所述反射板之间还加装有塑胶垫片。

13.一种阵列天线，其特征在于，包括多个天线，所述天线是如权利要求1至12中任一项所述的天线；

所述阵列天线的反射板的外边缘设置有侧板，所述多个天线之间还设置有隔离板；所述侧板和所述隔离板固定在所述反射板上。