CN107248622B - 双极化交叉折叠耦极子天线单元和天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极化交叉折叠耦极子天线单元和天线，属于无线通信技术领域，包括天线部件、设置在天线部件外侧的用于对天线部件进行信号反射的反射板、用于固定反射板的支撑基，天线部件包括用于电气连接的介质和位于介质两侧并与介质连接的互相交错布置的两组导体单元，每组导体单元均包括两组对称设置的子单元，每一个子单元均包括一个与馈线连接的肥胖部、与肥胖部的外端部连接的细长部，细长部与肥胖部之间非平行设置、二者间设有夹角。本发明具有较宽的双频带，可覆盖移动通信的低频和高频、结构紧凑、电性能优异、便于安装等特点，其效率高（效率≥90%），增益高，辐射方向涵盖面广，适于移动通信大规模使用。

Description

双极化交叉折叠耦极子天线单元和天线

技术领域

本发明涉及一种双极化交叉折叠耦极子天线单元和天线，尤其是用于移动通信系统的天线，属于无线通信技术领域。

背景技术

移动通信技术的迅速发展和应用，有力地推动了现代通信向小型化、集成化、多功能（多频段、多极化和多用途）的方向发展。天线作为移动通信等诸多无线通信系统的关键部件，它的尺寸成为制约通信系统进一步小型化的瓶颈之一，因而设计小型化、集成化、多功能天线已成为当前天线界研究的重点。

天线被要求具有宽频带，在高频域（1700MHz～2700 MHz）和低频域（698MHz～960MHz）均可适用，但这往往带来天线的尺寸过大、结构不够紧凑，不利于高低频天线单元的排布，并严重影响天线的信号发送质量，无法实现天线的宽频辐射特性和通信宽带化的要求。

随着4G移动通信LTE技术的发展，对天线技术提出了新的要求，在尽可能不增加天线数目和设备的情况下，让天线在尽可能宽的频带或多个频带上工作，具有多个工作模式、具有良好的传输特性是业界追求的目标。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种双极化交叉折叠耦极子天线单元和天线，具有双频带工作带宽较宽、结构紧凑、电性能优异、便于安装等特点，在频率、极化、天线方向图和匹配等方面能够出色地完成信号传输任务。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种交叉折叠耦极子天线单元，包括天线部件、设置在天线部件外侧的用于对天线部件进行信号反射的反射板、用于固定反射板的支撑基，天线部件包括用于电气连接的介质和位于介质两侧并与介质连接的互相交错布置的两组导体单元，每组导体单元均包括两组对称设置的子单元，每一个子单元均包括一个与馈线连接的肥胖部、与肥胖部的外端部连接的细长部，细长部与肥胖部之间非平行设置、二者间设有夹角。

本发明技术方案的进一步改进在于：细长部与肥胖部间的夹角为15°～90°。

本发明技术方案的进一步改进在于：肥胖部为椭圆形。

本发明技术方案的进一步改进在于：肥胖部为长轴为底、短轴为高的椭圆形。

本发明技术方案的进一步改进在于：长轴与短轴的长度比值区间为1~5。

本发明技术方案的进一步改进在于：细长部以与肥胖部的连接处为始端、以另一端为末端逐渐变窄。

本发明技术方案的进一步改进在于：细长部与肥胖部的连接处通过弧形过渡，弧形的圆心角度为15°～90°。

本发明技术方案的进一步改进在于：两组导体单元交叉的角度A为15°～90°。

本发明技术方案的进一步改进在于：介质为PCB板，两组导体单元（11）的中心点对称设置在介质（12）两侧。

一种交叉折叠耦极子天线，包括若干个交叉折叠耦极子天线单元，若干个交叉折叠耦极子天线单元之间呈纵向排布、横向排布、多边形排布中的一种或多种。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明可广泛应用在GSM、3G、4G移动通信基站天线上，具有结构紧凑、便于安装等特点。

本发明在工作频段内具有良好的带宽特性，兼顾高频和低频信号，采用成熟的PCB（印刷电路）加工工艺，易批量生产，加工精度高，具有工作带宽较宽、电性能优异等特点。

本发明的天线单元独特的结构设计，天线部件包括用于电气连接的介质和位于介质两侧并与介质连接的互相交错布置的两组导体单元，增益高，辐射方向涵盖面广，优于同期产品。每组导体单元的子单元中设有细长部与肥胖部，肥胖部进行高频信号的传输，细长部与肥胖部二者结合进行低频信号的传输，不仅能兼顾低频和高频信号的传输，同时在电性能的其他方面，如极化、天线方向图和匹配（阻抗）等方面均能够出色地完成信号传输任务，其S参数中，S11＜-10dB，S21＜-30dB，效率高（效率≥90%）。

若干个交叉折叠耦极子天线单元构成交叉折叠耦极子天线，其排列方式可以为纵向排布、横向排布、多边形排布中的一种或多种，甚至还可以进行曲线排布、波浪排布等任意排布方式，比如可以先纵向排布，然后横向排布，最后进行多边形排布，多边形排布可以为三角形排布、四边形排布、六边形排布或其他更多边排布等，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明交叉折叠耦极子天线单元的结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是本发明交叉折叠耦极子天线的S参数图；

图4是本发明交叉折叠耦极子天线的总效率图；

图5是本发明交叉折叠耦极子天线的一种结构示意图；

图6是本发明交叉折叠耦极子天线的另一种结构示意图；

其中，11、导体单元，12、介质，111、肥胖部，112、细长部，2、反射板，3、支撑基。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1、图2所示，一种交叉折叠耦极子天线单元，包括天线部件、设置在天线部件外侧的用于对天线部件进行信号反射的反射板2（反射板2为金属材质，如铜或铝，或者非金属，如为石墨、塑料、玻璃）、用于固定反射板2的支撑基3，天线部件包括用于电气连接的介质（12）和位于介质（12）两侧并与介质（12）连接（可以是压接连接、焊接连接或是螺纹连接）的互相交错布置的两组导体单元（11），两组导体单元11交叉的角度A为15°～90°（如可以为15°、30°、45°、60°、75°、90°），介质12为PCB板，具体可为FR-4。每组导体单元11均包括两组对称设置的子单元，每一个子单元均包括一个与馈线连接的肥胖部111、与肥胖部111的外端部连接的细长部112，细长部112与肥胖部111均有导体材料制成，导体材料可为金属，如可为铜、铝或银，或者可为非金属，如可为石墨、经特殊处理的塑料（加入导电物质形成复合塑料材料）、普通玻璃（非有机玻璃）等。细长部112与肥胖部111之间非平行设置、二者间设有夹角，比如细长部112与肥胖部111间的夹角为15°～90°，本实施例为75°。

为了便于现场应用或实验调试，在天线部件、反射板2、支撑基3之间设有填充物，填充物为泡沫、橡胶、乳胶等不影响调试性能的物品。

肥胖部111为椭圆形，比如肥胖部111为长轴为底、短轴为高的椭圆形，具体可以为：长轴与短轴的长度比值区间为1~5。

细长部112以与肥胖部111的连接处为始端、以另一端为末端逐渐变窄，便于低频传输。细长部112与肥胖部111的连接处通过弧形过渡，弧形的圆心角度为15°～90°，且细长部112为一体成型制作。

如图5、图6所示，由若干个交叉折叠耦极子天线单元集成制作的交叉折叠耦极子天线，若干个交叉折叠耦极子天线单元之间呈纵向排布、横向排布、多边形排布中的一种或多种。比如可以先纵向排布，然后横向排布，最后进行多边形排布，多边形排布可以为三角形排布、四边形排布、六边形排布或其他更多边形的排布等，在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种双极化交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：包括天线部件、设置在天线部件外侧的用于对天线部件进行信号反射的反射板（2）、用于固定反射板（2）的支撑基（3），天线部件包括用于电气连接的介质（12）和位于介质（12）两侧并与介质（12）连接的互相交错布置的两组导体单元（11），每组导体单元（11）均包括两组对称设置的子单元，每一个子单元均包括一个与馈线连接的肥胖部（111）、与肥胖部（111）的外端部连接的细长部（112），细长部（112）与肥胖部（111）之间非平行设置、二者间设有夹角，夹角为15°～90°；细长部（112）以与肥胖部（111）的连接处为始端、以另一端为末端逐渐变窄；细长部（112）与肥胖部（111）的连接处通过弧形过渡，弧形的圆心角度为15°～90°。

2.根据权利要求1所述的交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：肥胖部（111）为椭圆形。

3.根据权利要求2所述的交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：肥胖部（111）为长轴为底、短轴为高的椭圆形。

4.根据权利要求3所述的交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：长轴与短轴的长度比值区间为1~5。

5.根据权利要求1所述的交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：两组导体单元（11）交叉的角度A为15°～90°。

6.根据权利要求1所述的交叉折叠耦极子天线单元，其特征在于：介质（12）为PCB板，两组导体单元（11）的中心点对称设置在介质（12）两侧。

7.一种交叉折叠耦极子天线，其特征在于：包括若干个如权利要求1～6任一项所述的交叉折叠耦极子天线单元，若干个交叉折叠耦极子天线单元之间呈纵向排布、横向排布、多边形排布中的一种或多种。

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