CN106684538B - 基站天线用辐射单元和辐射单元组阵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基站天线用辐射单元，涉及通信技术的技术领域，包括PCB板、多个调节片、引向金属片、第一平衡转换器、第二平衡转换器和基座；多个调节片分别连接在PCB板的一面，引向金属片连接在PCB板的另一面，第一平衡转换器的一端和第二平衡转换器的一端分别与基座连接，第一平衡转换器的另一端和第二平衡转换器的另一端分别与PCB板连接。解决了驻波与交叉极化的问题，使天线方向图水平面3dB波束宽度控制在一定范围内。本发明还提供一种辐射单元组阵，包括金属反射板和多个基站天线用辐射单元；多个基站天线用辐射单元依次安装在金属反射板上，并形成多列基站天线用辐射单元。基站天线用辐射单元之间采用隔离条，解决了互藕的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术的技术领域，尤其是涉及一种基站天线用辐射单元和辐射单元组阵。
背景技术
随着我国通信建设的快速发展，移动通信技术为人们的生活提供了很多的方便，在人们的生活中发挥着重要的作用。目前，人们所使用的通信网络从2G到3G，然后发展到现在的4G－LTE通信技术，4G－LTE的最大数据传输速率超过11Mbps，速率远远超过移动电话数据传输的速率，采用4G通信具有以下优点：通信速度快，网络频谱宽，通信灵活，智能性能高，兼容性好，提供增值服务，高质量通信，频率效率高，费用便宜。
目前，对于我国大部分地区的4G网络，各个运营商都倾向于用低频覆盖，频段范围在820－960MHz之间，采用频段在820－960MHz之间的信号，覆盖广、穿透力强、组网成本低，中国电信也在使用800MHz和2100MHz频段开展LTE组网，中国电信已经正式启动了在800MHz频段上建设4G－LTE网络的计划，这也是国内第一张在低频段上建设LTE的网络，而其所需的基站天线就是820－880MHz两列四端口天线，而中国移动与中国联通未来也会跟进，采用其880－960MHz频段进行4G－LTE建设，因此，国内三个运营商所需天线将会是820－960MHz四端口天线。
但是，现有的820－960MHz辐射单元组成的两列天线，根据运营商的要求，天线的外罩宽度不能超过450mm，对天线方向图水平面3dB波束宽度就会产生很大的影响，容易引起超出了运营商的上限要求；采用现有的辐射单元，在反射板宽度限定在440mm的情况下，由于辐射口径大，两列辐射单元互藕强，方向图指标的水平面3dB波束宽度将会超过运营商要求的上限，最高可达到78°左右，而运营商要求的上限值在65±9°，水平面3dB波束宽度偏宽同时会导致天线增益降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基站天线用辐射单元，以解决现有技术中存在的，两列天线的外罩宽度过窄，辐射口径尺寸大，对天线方向图水平面3dB的波束宽度超过上限值，同时引起天线增益降低的技术问题。
本发明还提供一种辐射单元组阵，以解决现有技术中两列天线的电流路径短，容易造成互藕的技术问题。
本发明提供的一种基站天线用辐射单元，包括PCB板、多个调节片、引向金属片、第一平衡转换器、第二平衡转换器和基座；
多个所述调节片分别连接在PCB板的一面，并沿着PCB板的邻近四个角处分布；所述引向金属片的中部具有通槽，所述引向金属片连接在PCB板的另一面，并且所述引向金属片与PCB板之间具有一定的距离；
所述第一平衡转换器的一端与基座连接，所述第一平衡转换器的另一端与所述PCB板连接，所述第二平衡转换器的一端与基座连接，所述第二平衡转换器的另一端与所述PCB板连接，所述第一平衡转换器和第二平衡转换器相对设置。
进一步的，所述PCB板的四个角处分别设有第一连接槽和第二连接槽，所述调节片的一端设有连接座；
所述第一连接槽与所述PCB板的一侧边平行，所述第二连接槽与所述PCB板相邻的另一侧边平行，多个所述连接座分别连接在第一连接槽和第二连接槽内。
进一步的，所述PCB板上设有四个第一连接孔，所述引向金属片上设有四个与第一连接孔相配合的第二连接孔，所述第一连接孔和第二连接孔通过绝缘件连接。
进一步的，所述PCB板的中心处设有两个第三连接槽、两个第三连接孔，所述基座上设有两个第四连接槽、两个第四连接孔；
所述第一平衡转换器的一端与一个第三连接槽、一个第三连接孔连接，所述第一平衡转换器的另一端与一个第四连接槽、一个第四连接孔连接；所述第二平衡转换器的一端与另一个第三连接槽、另一个第三连接孔连接，所述第二平衡转换器的另一端与另一个第四连接槽、另一个第四连接孔连接。
进一步的，所述第一平衡转换器包括第一水平导体、第一竖直导体和第一馈线，所述第一竖直导体和第一馈线平行设置，并通过第一水平导体连接，在所述第一水平导体上设有凸起；
所述第二平衡转换器包括第二水平导体、第二竖直导体和第二馈线，所述第二竖直导体和第二馈线平行设置，并通过第二水平导体连接，在所述第二水平导体上设有凹槽；
所述凸起与所述凹槽正交，所述凸起与所述凹槽之间具有一定的间隙。
进一步的，所述PCB板和调节片上分别覆铜。
进一步的，所述基站天线用辐射单元是采用一体压铸成型的。
本发明还提供一种辐射单元组阵，包括金属反射板和多个所述的基站天线用辐射单元；
多个所述基站天线用辐射单元依次安装在金属反射板上，并形成多列基站天线用辐射单元。
进一步的，多列基站天线用辐射单元之间采用隔离条隔开。
进一步的，所述隔离条的截面为几字形。
本发明提供的基站天线用辐射单元，所述PCB板的四个角上分别安装多个调节片，每个角上调节片的数量为两个，所述调节片能够使驻波降低至合格范围内，同时避免出现交叉极化变差的现象；所述引向金属片设置在PCB板的上方一定距离处，缩窄了水平面3dB的波束宽度，提高了前后比，使驻波降低至合格范围内；所述第一平衡转换器和第二平衡转换器作为传输线变压器，根据天线的输入阻抗，设计绕法，可以实现阻抗的变换，将流入电缆屏蔽层外层的电流扼制掉，也就是说把振子流过电缆屏蔽层外层的高频电流截断，避免多余的杂散辐射，提高了信号的功率，使得接收到的信号强度更强；所述第一平衡转换器和第二平衡转换器分别连接在基座上，进行固定。
本发明还提供一种辐射单元组阵，将多个基站天线用辐射单元排成两列，列与列之间采用隔离条，使电流绕着隔离条流动，增加电流的路径，降低列与列之间的互藕。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的俯视图；
图3为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的主视图；
图4为本发明实施例提供的PCB板的俯视图；
图5为本发明实施例提供的PCB板覆铜时的俯视图；
图6为本发明实施例提供的调节片的主视图；
图7为本发明实施例提供的调节片板覆铜时的主视图；
图8为本发明实施例提供的引向金属片的俯视图；
图9为本发明实施例提供的第一平衡转换器的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的第二平衡转换器的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的基座的俯视图；
图12为本发明实施例提供的辐射单元组阵的立体结构示意图；
图13为本发明实施例提供的辐射单元组阵的俯视图；
图14为本发明实施例提供的辐射单元组阵的左视图；
图15为本发明实施例提供的隔离条的左视图。
图标：11－PCB板；12－调节片；13－引向金属片；14－第一平衡转换器；15－第二平衡转换器；16－基座；17－金属反射板；18－隔离条；111－第一连接槽；112－第二连接槽；113－第一连接孔；114－第三连接槽；115－第三连接孔；121－连接座；131－第二连接孔；141－第一水平导体；142－第一竖直导体；143－第一馈线；144－凸起；151－第二水平导体；152－第二竖直导体；153－第二馈线；154－凹槽；161－第四连接槽；162－第四连接孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的立体结构示意图；图2为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的俯视图；图3为本发明实施例提供的基站天线用辐射单元的主视图；图4为本发明实施例提供的PCB板的俯视图；图5为本发明实施例提供的PCB板覆铜时的俯视图；图6为本发明实施例提供的调节片的主视图；图7为本发明实施例提供的调节片板覆铜时的主视图；图8为本发明实施例提供的引向金属片的俯视图；图9为本发明实施例提供的第一平衡转换器的结构示意图；图10为本发明实施例提供的第二平衡转换器的结构示意图；图11为本发明实施例提供的基座的俯视图；图12为本发明实施例提供的辐射单元组阵的立体结构示意图；图13为本发明实施例提供的辐射单元组阵的俯视图；图14为本发明实施例提供的辐射单元组阵的左视图；图15为本发明实施例提供的隔离条的左视图。
如图1～11所示，本发明提供的一种基站天线用辐射单元，包括包括PCB板11、多个调节片12、引向金属片13、第一平衡转换器14、第二平衡转换器15和基座16；
多个所述调节片12分别连接在PCB板11的一面，并沿着PCB板11的邻近四个角处分布；所述引向金属片13的中部具有通槽，所述引向金属片13连接在PCB板11的另一面，并且所述引向金属片13与PCB板11之间具有一定的距离；
所述第一平衡转换器14的一端与基座16连接，所述第一平衡转换器14的另一端与所述PCB板11连接，所述第二平衡转换器15的一端与基座16连接，所述第二平衡转换器15的另一端与所述PCB板11连接，所述第一平衡转换器14和第二平衡转换器15相对设置。
所述PCB板11为辐射板，在所述辐射板上蚀刻电路，作为主辐射部分，所述辐射板采用FR－4环氧玻璃布层压板，在常温150℃下仍有较高的机械强度，应用在此处具有干态、湿态电气性能好、阻燃能力强等特点，厚度采用0.8mm，口径采用120mm＊120mm；所述调节片12采用八个，在PCB板11的下面每个角处分别焊接两个调节片12，可改善小型化带来的驻波偏高、交叉极化变差的问题；所述引向金属片13采用正方形，并且在中部位置形成一个正方形的通槽，便于辐射线路通过，所采用的材料为铝片或者为铜片，所述引向金属片13设置在PCB板11上方20mm的位置处，使辐射板具有较好的辐射性能，所述引向金属片13与辐射板之间采用塑料件连接，可缩窄水平面3dB波束宽度以及改善前后比，同时可改善小型化带来的驻波偏高的问题；所述第一平衡转换器14和第二平衡转换器15均包括金属馈电巴伦和同轴电缆，所述同轴电缆的内导体与金属馈电巴伦馈点进行焊接，同时同轴电缆外导体与金属馈电巴伦通过基座16焊接相连。
进一步的，所述PCB板11的四个角处分别设有第一连接槽111和第二连接槽112，所述调节片12的一端设有连接座121；
所述第一连接槽111与所述PCB板11的一侧边平行，所述第二连接槽112与所述PCB板11相邻的另一侧边平行，多个所述连接座121分别连接在第一连接槽111和第二连接槽112内；在PCB板11的四个角处设置八个连接槽，使八个连接槽相对于振子中心对称分布，达到电流走向的平衡，保证极化的正交性。
如图4所示，所述连接座121采用锡焊接在第一连接槽111和第二连接槽112内。
进一步的，所述PCB板11上设有四个第一连接孔113，所述引向金属片13上设有四个与第一连接孔113相配合的第二连接孔131，所述第一连接孔113和第二连接孔131通过绝缘件连接。
如图4、图8所示，在所述PCB板11上设置四个第一连接孔113，四个第二连接孔131沿着通槽的四个角分布，四个第一连接孔113和四个第二连接孔131之间分别采用绝缘件连接，所述绝缘件采用塑料连接件，使引向金属片13与PCB板11之间的连接结构稳定性好。
进一步的，所述PCB板11的中心处设有两个第三连接槽114、两个第三连接孔115，所述基座16上设有两个第四连接槽161、两个第四连接孔162；
所述第一平衡转换器14的一端与一个第三连接槽114、一个第三连接孔115连接，所述第一平衡转换器14的另一端与一个第四连接槽161、一个第四连接孔162连接；所述第二平衡转换器15的一端与另一个第三连接槽114、另一个第三连接孔115连接，所述第二平衡转换器15的另一端与另一个第四连接槽161、另一个第四连接孔162连接。
进一步的，所述第一平衡转换器14包括第一水平导体141、第一竖直导体142和第一馈线143，所述第一竖直导体142和第一馈线143平行设置，并通过第一水平导体141连接，在所述第一水平导体141上设有凸起144；
所述第二平衡转换器15包括第二水平导体151、第二竖直导体152和第二馈线153，所述第二竖直导体152和第二馈线153平行设置，并通过第二水平导体151连接，在所述第二水平导体151上设有凹槽154；
所述凸起144与所述凹槽154正交，所述凸起144与所述凹槽154之间具有一定的间隙。
所述第一馈线143为同轴电缆，所述第一水平导体141和第一竖直导体142为金属馈电巴伦，所述同轴电缆的内芯穿过第三连接孔115与第一水平导体141上的孔用锡进行焊接，第一竖直导体142穿过第三连接槽114，第一竖直导体142的上端与第三连接槽114用锡焊接，第一竖直导体142的下端与基座16的第四连接槽161用锡焊接，所述同轴电缆的外导体与基座16的第四连接孔162用锡焊接；
所述第二馈线153为同轴电缆，所述第二水平导体151和第二竖直导体152为金属馈电巴伦，所述同轴电缆的内芯穿过另一个第三连接孔115与第二水平导体151上的孔用锡进行焊接，第二竖直导体152穿过另一个第三连接槽114，第二竖直导体152的上端与另一个第三连接槽114用锡焊接，第二竖直导体152的下端与基座16的另一个第四连接槽161用锡焊接，所述同轴电缆的外导体与基座16的另一个第四连接孔162用锡焊接。
进一步的，所述PCB板11和调节片12上分别覆铜。
所述PCB板11和调节片12是通过焊锡连接的，将所述PCB板11和调节片12上的闲置空间作为基准面，用固体铜填充，提高了小型化后的辐射效率，提高了天线增益，减少了三阶互调的产生，同时由于对称性提高了天线的交叉极化指标。
进一步的，所述基站天线用辐射单元是采用一体压铸成型的。
采用一体压铸成型的方式，使整体的连接结构稳定性好，安装和使用方便。
本发明提供的一种基站天线用辐射单元，所述辐射单元的口径为120＊120mm，两边的辐射单元中心距离可放宽至290mm，并且辐射单元的距离越远，其互藕将会越小；在缩小辐射单元口径的过程中会导致辐射单元驻波变高，交叉极化恶化，通过在PCB板的四个角加装八个调节片，同时在辐射单元上方20mm高度处加装一个引向金属片，可将小型化的辐射单元驻波降低至合格的范围内，改善了交叉极化现象，缩窄了水平面3dB波束宽度，提高了前后比。
如图12～15所示，本发明还提供一种辐射单元组阵，包括金属反射板17和多个所述的基站天线用辐射单元；
多个所述基站天线用辐射单元依次安装在金属反射板上，并形成多列基站天线用辐射单元。
进一步的，多列基站天线用辐射单元之间采用隔离条18隔开。
所述隔离条18可以采用长方形板的结构，增大了电流行走的路径，从而减小了低频段的互藕。
进一步的，所述隔离条18的截面为几字形。
在两列辐射单元之间增加了一个“几”字型长隔离条，通过让电流绕着“几”字型传导，增加了电流的路径，从而减小了低频段的互藕现象。
本发明提供的一种辐射单元组阵，所述金属反射板的宽度在440mm的限定条件下，辐射单元的口径可以采用120mm＊120mm，两边的辐射单元中心距离可放宽至290mm，通过缩小辐射单元的口径，加大了两列辐射单元的间距，最终减小了互藕的现象。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种基站天线用辐射单元，其特征在于，包括PCB板(11)、多个调节片(12)、引向金属片(13)、第一平衡转换器(14)、第二平衡转换器(15)和基座(16)；
多个所述调节片(12)分别连接在PCB板(11)的一面，并沿着PCB板(11)的邻近四个角处分布；所述引向金属片(13)的中部具有通槽，所述引向金属片(13)连接在PCB板(11)的另一面，并且所述引向金属片(13)与PCB板(11)之间具有一定的距离；
所述第一平衡转换器(14)的一端与基座(16)连接，所述第一平衡转换器(14)的另一端与所述PCB板(11)连接，所述第二平衡转换器(15)的一端与基座(16)连接，所述第二平衡转换器(15)的另一端与所述PCB板(11)连接，所述第一平衡转换器(14)和第二平衡转换器(15)相对设置；
所述PCB板(11)的四个角处分别设有第一连接槽(111)和第二连接槽(112)，所述调节片(12)的一端设有连接座(121)，且多个所述第一连接槽(111)和多个所述第二连接槽(112)关于振子中心对称分布；
所述第一连接槽(111)与所述PCB板(11)的一侧边平行，所述第二连接槽(112)与所述PCB板(11)相邻的另一侧边平行，多个所述连接座(121)分别连接在第一连接槽(111)和第二连接槽(112)内。
2.根据权利要求1所述的基站天线用辐射单元，其特征在于，所述PCB板(11)上设有四个第一连接孔(113)，所述引向金属片(13)上设有四个与第一连接孔(113)相配合的第二连接孔(131)，所述第一连接孔(113)和第二连接孔(131)通过绝缘件连接。
3.根据权利要求1所述的基站天线用辐射单元，其特征在于，所述PCB板(11)的中心处设有两个第三连接槽(114)、两个第三连接孔(115)，所述基座(16)上设有两个第四连接槽(161)、两个第四连接孔(162)；
所述第一平衡转换器(14)的一端与一个第三连接槽(114)、一个第三连接孔(115)连接，所述第一平衡转换器(14)的另一端与一个第四连接槽(161)、一个第四连接孔(162)连接；所述第二平衡转换器(15)的一端与另一个第三连接槽(114)、另一个第三连接孔(115)连接，所述第二平衡转换器(15)的另一端与另一个第四连接槽(161)、另一个第四连接孔(162)连接。
4.根据权利要求1所述的基站天线用辐射单元，其特征在于，所述第一平衡转换器(14)包括第一水平导体(141)、第一竖直导体(142)和第一馈线(143)，所述第一竖直导体(142)和第一馈线(143)平行设置，并通过第一水平导体(141)连接，在所述第一水平导体(141)上设有凸起(144)；
所述第二平衡转换器(15)包括第二水平导体(151)、第二竖直导体(152)和第二馈线(153)，所述第二竖直导体(152)和第二馈线(153)平行设置，并通过第二水平导体(151)连接，在所述第二水平导体(151)上设有凹槽(154)；
所述凸起(144)与所述凹槽(154)正交，所述凸起(144)与所述凹槽(154)之间具有一定的间隙。
5.根据权利要求1所述的基站天线用辐射单元，其特征在于，所述PCB板(11)和调节片(12)上分别覆铜。
6.根据权利要求1所述的基站天线用辐射单元，其特征在于，所述基站天线用辐射单元是采用一体压铸成型的。
7.一种辐射单元组阵，其特征在于，包括金属反射板(17)和多个如权利要求1～6中任一项所述的基站天线用辐射单元；
多个所述基站天线用辐射单元依次安装在金属反射板上，并形成多列基站天线用辐射单元。
8.根据权利要求7所述的辐射单元组阵，其特征在于，多列基站天线用辐射单元之间采用隔离条(18)隔开。
9.根据权利要求8所述的辐射单元组阵，其特征在于，所述隔离条(18)的截面为几字形。
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