CN107171062A - 一种馈电结构、天线单元以及多阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种馈电结构及其天线单元和多阵列天线。馈电结构包括支撑片以及馈电巴伦。支撑片竖直方向的最大高度为16～19mm。馈电巴伦沿竖直方向附着于所述支撑片的表面，包括正极巴伦和接地巴伦。本发明通过变细正极巴伦、加粗接地巴伦从而获得优化的天线性能，形成紧凑型天线结构以及大规模天线。

Description

一种馈电结构、天线单元以及多阵列天线

技术领域

本发明主要涉及无线通信领域，特别涉及一种馈电结构、天线单元以及多阵列天线。

背景技术

随着经济及城市建设的高速发展，高层建筑日益密集，楼宇高度也不断增高，用户密集。高层楼宇无线通信存在信号覆盖率、信号强度以及通信容量等问题，对楼宇覆盖天线的数量、容量以及辐射性能具有更高的要求。现有天线结构满足不了高度的要求，成本高，结构复杂且体积大，辐射性能不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供馈电结构，以解决现有天线结构的辐射高度不足、结构复杂、尺寸大、成本高且增益等辐射性能不佳等问题。

本发明的再一目的在于提供一种新型的天线单元，以解决现有天线结构复杂、尺寸大、成本高、辐射高度及增益等辐射性能不足等问题。

本发明的另一目的在于提供一种多阵列天线，以解决密集的高层楼宇所需天线的容量、空间以及天线辐射性能及成本等问题。

为获得本发明的目的，提供一种馈电结构，包括支撑片以及馈电巴伦，所述馈电巴伦沿竖直方向附着于所述支撑片的表面，包括正极巴伦和接地巴伦；所述支撑片竖直方向的最大高度为16-19mm；所述正极巴伦较接地巴伦的水平宽度更细。

较佳地，所述正极巴伦的水平宽度为0.6-1mm；所述接地巴伦的水平宽度为3～5mm；所述正极巴伦沿竖直方向的下段比上段更细；所述下段的水平宽度为0.4-0.7mm。

进一步地，所述正极巴伦上段的水平宽度为0.6-0.8mm；所述下段水平宽度为0.4-0.5mm；所述接地巴伦的水平宽度为3～3.5mm；所述支撑片竖直方向的最大高度为17-17.8mm。

在一些实施例中，正极巴伦的长度与支撑片竖直方向的最大高度一致或更小；所述接地巴伦的长度与支撑片竖直方向的最大高度一致。

在一些实施例中，所述接地巴伦为两端较细中间加粗的台阶状。

在一些实施例中，所述巴伦为金属敷层；每一巴伦为双面敷层，包括正面金属敷层和背面金属敷层，对应敷于支撑片的正面以及背面。

在一些实施例中，所述正极巴伦的正面金属敷层较背面金属敷层以及接地巴伦的水平宽度更窄；所述正极巴伦正面金属敷层的下段比上段更细；所述正极巴伦的正面金属敷层上段水平宽度为0.6～1mm；所述正极巴伦的正面金属敷层下段水平宽度为0.4-0.7mm。

在一些实施例中，所述接地巴伦的背面金属敷层呈两端较细中间加粗的台阶状，中间宽度大于接地巴伦的正面金属敷层以及正极巴伦的水平宽度；所述中间宽度为3～5mm。

在一些实施例中，所述支撑片上开设有一段竖直安装槽；两个所述支撑片通过其竖直安装槽相互配合形成交叉结构；所述支撑片为介质层。

在一些实施例中，所述支撑片的顶边向上形成凸块用作顶部插接端；所述支撑片的底边向下形成凸块用作底部插接端；第一顶部插接端与第一底部插接端对应排列形成正极巴伦敷区；第二顶部插接端与第二底部插接端对应排列形成接地巴伦敷区；所述金属敷层为敷铜层。

为获得本发明的目的，还提供一种天线单元，包括振子以及上述馈电结构。所述馈电结构将所述振子固定于其顶部，同时巴伦与振子之间形成电耦合。

在一些实施例中，所振子高度与支撑片竖直方向的最大高度一致；天线单元的增益大于9dB。

所述天线单元为一个4*3网络，增益达到12dB以上。

所述馈电结构通过顶部的接插端与所述振子中心的开槽插接配合而固定所述振子；所述振子为双极化振子；所述振子的工作频段为高频段。

为实现本发明的另一目的，提供一种多阵列天线，包括天线反射板、以及多个如上所述的天线单元安装于所述反射板上。

所述多个天线单元平行排列形成子阵列。所述天线单元通过支撑片底部的插接端固定于所述反射板上。所述天线为楼宇覆盖天线。

通过采用上述技术方案，本发明取得如下技术效果：

本发明的馈电结构的馈电巴伦沿竖直方向附着于支撑片的表面，支撑片竖直方向的最大高度为16-19mm，因此可获得结构紧凑、成本低的馈电结构，有利于实现天线单元的小型化、低成本、提高天线单元的增益等辐射性能。

进一步地，本发明的巴伦为金属敷层，正极巴伦较细较短、接地巴伦加粗的结构特点，能够获得更高的天线增益，使其性能优化的更好。

本发明的天线单元采用上述馈电结构固定顶部的振子单元，天线单元的高度仅为16-19mm高，结构紧凑，很好地满足了高度要求，利于大规模化。同时天线单元的成本降低。

进一步地，高频段天线单元的增益可达9dB以上，甚至可达12dB，电性能很好地提高，能较好改善天线的性能。

本发明的多阵列覆盖天线，由多个上述天线单元的子阵列集合而成，能提供大规模天线，增大天线容量，改善天线性能，又降低成本。

上述技术特征，以及本发明技术方案的其他特征、目的和优点将结合本发明的各种实施例及附图进行描述。然而，所揭露的说明性实施例仅仅是示例，并不用于限定本发明的范围。

附图说明

图1是本发明实施例的馈电结构平面示意图，其中图(a)为正面结构图，图(b)为背面结构图。

图2是本发明实施例的馈电结构的介质层结构图。

图3是本发明实施例的天线单元俯视图。

图4是本发明实施例的天线单元的立体图。

图5是本发明实施例的天线单元的另一视角的立体图。

图6是本发明实施例的多阵列天线立体图。

图7是本发明实施例的天线单元H方向图。

图8是本发明实施例的天线单元E方向图。

具体实施方式

本发明所提供的附图及下述某些实施例的描述并非将发明限制在这些实施例中，而是提供给本领域普通技术人员可以实施本发明。

请参照图1-2，本发明实施例提供天线单元的馈电结构100，包括支撑片3以及敷于支撑片3上的正极巴伦1和接地巴伦2。馈电巴伦1、2沿竖直方向附着于所述支撑片3的表面。支撑片3的竖直方向的最大高度h为16-19mm，较佳地为17～17.8mm。正极巴伦1较接地巴伦2的水平宽度更小。

本发明的实施例中正极巴伦1较细较短，接地巴伦2加粗，以优化其性能。在一些实施例中，正极巴伦1的水平宽度为0.6-1mm；接地巴伦2的水平宽度为3～5mm。正极巴伦1沿竖直方向的下段比上段更细。下段的水平宽度可设置优化为0.4-0.7mm。

在一些实施例中，正极巴伦上段的水平宽度为0.6-0.8mm；所述下段水平宽度为0.4-0.5mm。

较佳地，接地巴伦的水平宽度为3～3.5mm，支撑片3竖直方向的最大高度为17-17.8mm。

作为一种实施例，正极巴伦1的长度小于或等于支撑片竖直方向的最大高度h。接地巴伦2的长度与支撑片3竖直方向的最大高度h一致。

正极巴伦1和接地巴伦2是敷着于支撑片3上的传输带或馈电线。支撑片3为介质层，用于支撑巴伦1、2以及安装顶部的振子300(图3)。作为一种实施方式，支撑片3为平板结构。所述支撑片3包括正面30及背面31，具有顶边32及底边33。从顶边32向上延伸形成凸块，用作顶部插接端35，进一步用于固定振子300。在底边33向下延伸形成凸块作为底部插接端36。本实施例中，对应分别设有两个(第一、第二)顶部插接端35和两个(第一、第二)底部插接端36。顶部插接端35与底部插接端36对应排列，形成巴伦的敷区。第一顶部插接端35与第一底部插接端36对应排列形成正极巴伦敷区；第二顶部插接端35与第二底部插接端36对应排列形成接地巴伦敷区。作为一种实施方式，巴伦敷区长度与支撑片3竖直方向的最大高度h一致。

插接端35、36形状相同。作为一种实施方式，插接端35、36为与支撑片3共面的凸块。作为一种实施方式(但并不限于)，第一顶部插接端35与第一底部插接端36竖直对齐，二者之间的最大距离也为h，即为与支撑片3的最大竖直高度16-19mm，较佳地为17～17.8mm。插接端35的水平宽度为d，作为一种实施方式，可设置为0.8-1mm。第二插接端与第一插接端相同，在此不作赘述。

支撑片3的中心开设一段竖直安装槽34，图1所示为自顶边32向下开设至中心位置的长槽，位于支撑巴伦1和2之间。两个结构相同的馈电结构100通过安装槽34的相互配合形成交叉结构(如图4-5)，可用于支撑双极化振子以及馈电。

支撑片3是电绝缘介质片，可由PCB基板材料制成，例如FR4基材。

巴伦1和2是附着于支撑片3表面上的导电层，较佳地为金属敷层，例如为敷铜层。

作为一种实施方式，巴伦1、2为支撑片3表面的金属敷层。每一巴伦1或2为双面敷层，包括正面金属敷层和背面金属敷层，对应敷于支撑片3的正面30以及背面31上的巴伦敷区。正面金属敷层和背面金属敷层在顶端和底端中的至少一端部相连接。相应地，正极巴伦敷区也包括正面和背面巴伦敷区，接地巴伦敷区也包括正面和背面巴伦敷区。

正极巴伦1的正面金属敷层10较背面金属敷层11以及接地巴伦2的水平宽度更窄。正极巴伦1的正面金属敷层10的下段比上段更细。作为一种实施方式，正极巴伦的正面金属敷层10的上段水平宽度为0.6～1mm，正极巴伦的正面金属敷层10的下段水平宽度为0.4-0.7mm。

更具体地，巴伦1、2的金属敷层是附着于支撑片3表面、其顶端及底端分别对应支撑片3上的顶部插接端35和底部插接端36。

作为一种实施方式，正极巴伦1包括敷于支撑片3正面30的正面金属敷层10以及位于背面31上的背面金属敷层11，两段金属敷层的顶端12、14相连接且抵接于支撑片3第一顶部插接端35边缘，底端13、15向支撑片第一底部插接端36延伸。正极巴伦1的正面金属敷层10比背面金属敷层11较短较窄。因此形成细长形正面金属敷层10。正面金属敷层10及背面金属敷层11分别敷于正极巴伦正面、背面敷区。

正面金属敷层10敷于支撑片3的正极巴伦正面敷区，其的长度可优先为等于或小于支撑片3(或第一插接端35、36之间)的最大高度h，其水平宽度比插接端35的水平宽度d小，且其下段比上段宽度更小。因此，正面金属敷层10自支撑片3第一顶部插接端35向第一底部插接端36延伸。

背面金属敷层11敷于正极巴伦背面敷区，两端部完全覆盖第一顶部插接端35及第一底部插接端36，因此，其顶端14抵接于第一顶部插接端35边缘，底端15抵接于第一底部插接端36边缘。背面金属敷层11的长度与支撑片3(或第一插接端35、36之间)的最大高度h一致，水平宽度与第一插接端35、36的宽度d一致，例如为0.8-1mm。因此，背面金属敷层11呈较宽较长的条带。

接地巴伦2为两端细中间加粗的台阶状。接地巴伦2包括位于支撑片3正面30上的正面金属敷层20以及位于背面31上的背面金属敷层21，两端连接，各金属敷层的长度与支撑片3(或第二插接端35、36之间)的最大高度h一致。正面金属敷层20的水平宽度与第二插接端35、36水平宽度d一致，例如设置为0.8-1mm。背面金属敷层21包括完全覆盖两插接端35、36的端部24、25，以及增宽的中间段敷层22，中间段敷层22的水平宽度大于两插接端35、36的水平宽度d，且主要向支撑片3的外侧水平延伸。背面金属敷层21的最大长度与支撑片3(或第一插接端35、36之间)的最大高度h一致，其中间段的水平宽度比插接端水平宽度d更大，因此形成加粗的接地巴伦2。接地巴伦2的背面金属敷层21呈两端较细中间加粗的台阶状，中间宽度大于接地巴伦2的正面金属敷层20以及正极巴伦1的水平宽度。该中间宽度为3～5mm。两端的宽度可设置为完全覆盖第二顶部插接端35以及第二底部插接端36。正面金属敷层20的宽度也与接地巴伦正面敷区宽度及长度一致。敷区的长度与支撑片3的最大高度h一致(例如16-19mm)。宽度与插接端35的宽度d一致(例如0.8-1mm)。

更具体的实例中，背面金属敷层21在两端的水平宽度与第二插接端35、36的水平宽度一致，中间段22(夹于支撑片3顶边32及底边33之间)是向外侧水平延展形成外侧延展金属敷层。其高度与支撑片3(或第二插接端35、36之间)的最大高度h小。进一步地，背面金属敷层21的中间段向内侧延展较外侧延展小得多的水平宽度，形成内侧延展金属敷层。因此背面金属敷层21呈中间向两侧延展的台阶状，中间段总宽度较大。中间宽度为3～5mm。

本发明的缋电结构100中，有效降低支撑片3的高度，其对应天线单元的高度，通过改变正极巴伦1的馈电，减细减短平衡馈电，使其性能优化的更好；同时接地巴伦2减短加宽平衡馈电，使其性能优化的更好。

根据上述馈电结构100，应用于双极化天线单元400中，顶部以插接的方式固定天线振子300。参照图3-5，两个相同的馈电结构100以各自支撑片3的中心开槽34相互配合形成交叉结构，各插接端35插入振子面300中心的开槽(未图标)从而固定，同时实现巴伦与天线振子的电耦合。

本实施例的天线单元400，使用上述馈电结构100，振子高度(与支撑片3的最大高度h一致)仅为16-19mm，甚至17.1～17.4mm，在高频段，例如2000-2900M双极化振子的工作频段，增益可达到9dB以上；当天线为一个4*3网络时，增益可达12dB。本发明实施例的天线单元H方向图以及E方向图请参照图7-8所示。因此，在较小的天线尺寸下，获得高增益，外观上较好地满足楼宇天线的高度要求，同时天线实现小型化、容量大、成本降低、适合大规模化的天线阵列。

进一步参照图6，本发明实施例的多阵列天线500，包括多个天线单元400安装于反射板6上，多个天线单元400平行排列形成子阵列。各天线单元400包括两馈电结构100交叉支撑振子面300，各馈电结构100的支撑片3底部的插接端36与反射板6插接固定，同时实现与底部的馈电网络(未图示)电连接。

作为一种实施方式，所述多阵列天线500为楼宇覆盖天线。

这里列举的例子和附图所示，仅作为示范说明但并不作为限定，本发明可实现的具体实施例。由此可利用或派生其他实施例，以便于在不脱离本发明揭露的范围内可进行结构和逻辑替换及改变。仅为方便起见，本发明保护主题的这些实施例单独地或共同指作“本发明”，但如果不止一个发明被披露时，并不主观地限定本申请的范围为任何单一发明或发明概念。因此，尽管在此揭露了具体实施例，但仍然可以由获得相同目的的任何方案替代所示的具体实施例。本说明书意图涵盖各种实施例的任何和所有的适应性或变换方式。上述实施例的组合，以及其他未特别说明的实施例，本领域技术人员基于上述说明书的描述是显而易见的。

Claims (16)

1.一种馈电结构，包括支撑片以及馈电巴伦，其特征在于，所述馈电巴伦沿竖直方向附着于所述支撑片的表面，包括正极巴伦和接地巴伦；所述支撑片竖直方向的最大高度为16-19mm；所述正极巴伦较接地巴伦的水平宽度更细。

2.如权利要求1所述的馈电结构，其特征在于，所述正极巴伦的水平宽度为0.6-1mm；所述接地巴伦的水平宽度为3～5mm；所述正极巴伦沿竖直方向的下段比上段更细；所述下段的水平宽度为0.4-0.7mm。

3.如权利要求2所述的馈电结构，其特征在于，所述正极巴伦上段的水平宽度为0.6-0.8mm；所述下段水平宽度为0.4-0.5mm；所述接地巴伦的水平宽度为3～3.5mm；所述支撑片竖直方向的最大高度为17-17.8mm。

4.如权利要求1所述的馈电结构，其特征在于，正极巴伦的长度与支撑片竖直方向的最大高度一致或更小；所述接地巴伦的长度与支撑片竖直方向的最大高度一致。

5.如权利要求1所述的馈电结构，其特征在于，所述接地巴伦为两端细中间加粗的台阶状。

6.如权利要求1所述的馈电结构，其特征在于，所述巴伦为金属敷层；每一巴伦为双面敷层，包括正面金属敷层和背面金属敷层，对应敷于支撑片的正面以及背面。

7.如权利要求6所述的馈电结构，其特征在于，所述正极巴伦的正面金属敷层较背面金属敷层以及接地巴伦的水平宽度更窄；所述正极巴伦正面金属敷层的下段比上段更细；所述正极巴伦的正面金属敷层上段水平宽度为0.6～1mm；所述正极巴伦的正面金属敷层下段水平宽度为0.4-0.7mm。

8.如权利要求4所述的馈电结构，其特征在于，所述接地巴伦的背面金属敷层呈两端较细中间加粗的台阶状，中间宽度大于接地巴伦的正面金属敷层以及正极巴伦的水平宽度；所述中间宽度为3～5mm。

9.如权利要求1中任一项所述的馈电结构，其特征在于，所述支撑片上开设有一段竖直安装槽；两个所述支撑片通过其竖直安装槽相互配合形成交叉结构；所述支撑片为介质层。

10.如权利要求1-9中任一项所述的馈电结构，其特征在于，所述支撑片在顶边向上形成凸块用作顶部插接端；所述支撑片的底边向下形成凸块用作底部插接端；第一顶部插接端与第一底部插接端对应排列形成正极巴伦敷区；第二顶部插接端与第二底部插接端对应排列形成接地巴伦敷区；所述金属敷层为敷铜层。

11.一种天线单元，包括振子以及如权利要求1-10中任一项所述的馈电结构，所述馈电结构将所述振子固定于其顶部，同时巴伦与振子之间形成电耦合。

12.如权利要求11所述的天线单元，其特征在于，所振子高度与支撑片竖直方向的最大高度一致；天线单元的增益大于9dB。

13.如权利要求11所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元为一个4*3网络，增益达到12dB以上。

14.如权利要求11所述的天线单元，其特征在于，所述馈电结构通过顶部的接插端与所述振子中心的开槽插接配合而固定所述振子；所述振子为双极化振子；所述振子的工作频段为高频段。

15.一种多阵列天线，包括天线反射板、以及多个如权利要求11-14所述的天线单元安装于所述反射板上。

16.如权利要求15所述的多阵列天线，其特征在于，所述多个天线单元平行排列形成子阵列；所述天线单元通过支撑片底部的插接端固定于所述反射板上；所述天线为楼宇覆盖天线。