CN108717997A - 一种低频天线振子及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于移动通信天线设备技术领域，公开了一种低频天线振子及基站天线，低频天线振子包括振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板；振子PCB板上设置有两对偶极子，用于形成一个辐射面；每对偶极子包括对置的两个偶极子且极化方向互相垂直；每个偶极子包括两条辐射臂；巴伦PCB板共四个，每个巴伦PCB板上设置有一条平行线巴伦，每条平行线巴伦用于对一个偶极子进行馈电；馈电PCB板上设置有两条馈电线；每个巴伦PCB板分别与振子PCB板、馈电PCB板连接；基站天线包括馈电网络、信号输入端口和上述低频天线振子。本发明解决了现有技术中天线振子的结构变形较为严重、振子尺寸较大、重量较大、装焊复杂的问题。

Description

一种低频天线振子及基站天线

技术领域

本发明涉及移动通信天线设备技术领域，尤其涉及一种低频天线振子及基站天线。

背景技术

天线振子单元是移动通信基站系统的基站天线中比较重要的部件。振子单元是根据电磁波的激励原理，从物理尺寸上把振子做成一个谐振体，从而达到发射和接收特定频率电磁波的目的。

图1为现有技术中支持高低频嵌套安装的低频铸铝振子的结构示意图。现有技术中两对偶极子通过巴伦底座处一金属圆环连接成一体，辐射面辐射臂则彼此分离，容易造成振子单元的结构变形，使用过程中严重影响天线阵列性能。低频振子尺寸较大，使用铝质材料会给整机减重带来较大负担。现有技术中低频振子必须使用同轴电缆焊装，预制环节工序繁多。

发明内容

本发明提供一种低频天线振子及基站天线，用以解决现有技术中天线振子的结构变形较为严重、振子尺寸较大、重量较大、装焊复杂的问题。

本申请实施例提供一种低频天线振子，包括振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板；

所述振子PCB板上设置有两对偶极子，所述两对偶极子用于形成一个辐射面；每对所述偶极子包括对置的两个偶极子，且对置的两个偶极子的极化方向互相垂直；每个所述偶极子包括两条辐射臂；

所述巴伦PCB板共四个，每个所述巴伦PCB板上设置有一条平行线巴伦，每条所述平行线巴伦用于对一个所述偶极子进行馈电；

所述馈电PCB板上设置有两条馈电线；

每个所述巴伦PCB板分别与所述振子PCB板、所述馈电PCB板连接。

优选的，所述偶极子为半波振子，每条所述辐射臂的末端为弯折延伸段，每个所述弯折延伸段的弯折角度为180°，且向外弯折。

优选的，所述振子PCB板上设置有四个凹槽，每个所述凹槽位于一个偶极子的两个所述辐射臂之间，每个所述巴伦PCB板的顶端设置有上凸出部，所述振子PCB板与四个所述巴伦PCB板之间分别通过所述凹槽和所述上凸出部进行插装；

所述振子PCB板的所述凹槽处设置有焊盘，所述巴伦PCB板的所述上凸出部处设置有焊盘，所述振子PCB板与所述巴伦PCB板在插装的基础上再进行焊接。

优选的，所述馈电PCB板上设置有四个凹槽，每个所述巴伦PCB板的底端设置有下凸出部，四个所述巴伦PCB板分别通过所述下凸出部插装在所述馈电PCB板上的四个所述凹槽上；

所述馈电PCB板的凹槽处设置有焊盘，所述巴伦PCB板的所述下凸出部处设置有焊盘，所述馈电PCB板与所述巴伦PCB板在插装的基础上再进行焊接。

优选的，所述辐射臂在所述振子PCB板的上下两面均有分布，所述辐射臂上设置有金属化过孔，所述振子PCB板的上下两面通过所述金属化过孔保持电气连接。

优选的，所述平行线巴伦的两面均设置有平行线巴伦传输线，所述平行线巴伦传输线为微带线。

优选的，所述馈电PCB板上的所述馈电线为微带线或带状线。

优选的，所述馈电PCB板上的两条馈电线均为等功分、等相位差的功分器。

另一方面，本实施例提供一种基站天线，包括馈电网络、信号输入端口，还包括所述低频天线振子；

所述馈电网络与所述低频天线振子相连接，所述馈电网络用于通过所述信号输入端口收发来自所述低频天线振子与基站主设备间的通信信号，并对所述低频天线振子馈电，所述低频天线振子在下行通信链路中用于将基站主设备射频信号辐射出去，所述低频天线振子在上行通信链路中用于接收移动终端射频信号。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，提供的低频天线振子包括两对偶极子、四条平行线巴伦、两条馈电微带，其中的两对偶极子由一个印刷电路板上的四对辐射臂组成，四条平行线巴伦分别采用四个印刷电路板制作，两条馈电微带位于同一个印刷电路板上，即本申请提供的低频天线振子采用印刷电路板PCB制作而成，主要包括振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板。在GSM下行通信链路中，射频信号经过同轴电缆馈电至馈电PCB板的输入端口，馈电PCB板将射频信号等功分、等相位差分配至两对同极化偶极子的巴伦PCB板，巴伦PCB板对馈电PCB板输入的射频信号进行差分变换，并对振子PCB板上偶极子的辐射臂进行差分馈电。本申请较目前基站天线中普遍使用的铸铝振子，本申请采用的PCB振子由于辐射面制于同一块PCB上，所以辐射臂的结构稳定，可提高电气指标驻波和隔离度的稳定性；且制作工序简单，仅需要插装和焊接两个工序即可完成振子的制作，相对于铸铝振子的制作工序(包括线缆预制、装配、焊接，其中线缆预制包括裁线、剥线)，可降低天线产品的制作复杂度；振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板组成的PCB振子相较于铸铝振子可减轻天线整机重量。此外，由于减少了制作工序且无线缆，结合波峰焊技术可以有效提高振子单体预制的自动化生产效率，同时还支持与高频振子共轴嵌套使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为现有技术中低频铸铝振子的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种低频天线振子的俯视示意图；

图3a和图3b为本发明实施例提供的一种低频天线振子中第一偶极子的侧视示意图；

图4为本发明实施例提供的一种低频天线振子的爆炸结构图。

其中，1-第一偶极子、2-第二偶极子、3-第三偶极子、4-第四偶极子；

11-第一一辐射臂、12-第一二辐射臂、21-第二一辐射臂、22-第二二辐射臂、31-第三一辐射臂、32-第三二辐射臂、41-第四一辐射臂、42-第四二辐射臂；

15-第一平行线巴伦、25-第二平行线巴伦、36-第三平行线巴伦、46-第四平行线巴伦；

120-第一馈电微带、340-第二馈电微带；

110-金属化过孔、111-第一平行线巴伦传输线、112-第二平行线巴伦传输线、113-第一印刷电路板的上表面、114-第一印刷电路板的下表面；

51-第一平行线巴伦上凸出部、61-第一凹槽、71-第一平行线巴伦下凸出部、81-第五凹槽；52-第二平行线巴伦上凸出部、62-第二凹槽、72-第二平行线巴伦下凸出部、82-第六凹槽；53-第三平行线巴伦上凸出部、63-第三凹槽、73-第三平行线巴伦下凸出部、83-第七凹槽；54-第四平行线巴伦上凸出部、64-第四凹槽、74-第四平行线巴伦下凸出部、84-第八凹槽；

PCB1-第一印刷电路板、PCB2a-第二印刷电路板、PCB2b-第三印刷电路板、PCB2c-第四印刷电路板、PCB2d-第五印刷电路板、PCB3-第六印刷电路板。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本申请提供的一种用于多频基站天线中的低频天线振子，包括振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板；所述振子PCB板上设置有两对偶极子，所述两对偶极子用于形成一个辐射面；每对所述偶极子包括对置的两个偶极子，且对置的两个偶极子的极化方向互相垂直；每个所述偶极子包括两条辐射臂；所述巴伦PCB板共四个，每个所述巴伦PCB板上设置有一条平行线巴伦，每条所述平行线巴伦用于对一个所述偶极子进行馈电；所述馈电PCB板上设置有两条馈电微带线；每个所述巴伦PCB板分别与所述振子PCB板、所述馈电PCB板连接。

每对所述巴伦PCB板在所述振子PCB板和所述馈电PCB板上相互垂直拼装，通过连接处的凹凸设计进行铆接，并在连接处设计焊盘，通过焊接保证馈电板、巴伦以及辐射面辐射臂间的电气连接。

具体的，本发明提供的低频天线振子，如图2所示，包括两对偶极子、四条平行线巴伦，两条馈电网络，每个所述偶极子包括两条辐射臂。具体的，第一偶极子1包括第一一辐射臂11和第一二辐射臂12；第二偶极子2包括第二一辐射臂21和第二二辐射臂22；第三偶极子3包括第三一辐射臂31和第三二辐射臂32；第四偶极子4包括第四一辐射臂41和第四二辐射臂42。

所述第一偶极子1和所述第二偶极子2构成一对偶极子，所述第三偶极子3和所述第四偶极子4构成另外一对偶极子，两对偶极子用于形成一个辐射面。

即所述第一偶极子1和所述第二偶极子2对置排列用于形成一个对置振子，所述第三偶极子3和所述第四偶极子4对置排列用于形成另一个对置振子，上述两个对置振子的极化方向相互垂直。

所述四条平行线巴伦分别为第一平行线巴伦15、第二平行线巴伦25、第三平行线巴伦36、第四平行线巴伦46，每条所述平行线巴伦的一端连接一个偶极子的两条辐射臂。具体的，所述第一平行线巴伦15的一端连接所述第一偶极子1的两条辐射臂(即第一一辐射臂11和第一二辐射臂12)；所述第二平行线巴伦25的一端连接所述第二偶极子2的两条辐射臂(即第二一辐射臂21和第二二辐射臂22)；所述第三平行线巴伦36的一端连接所述第三偶极子3的两条辐射臂(即第三一辐射臂31和第三二辐射臂32)；所述第四平行线巴伦46的一端连接第四偶极子4的两条辐射臂(即第四一辐射臂41和第四二辐射臂42)。

下面以所述第一平行线巴伦15和所述第一偶极子1为例，说明它们之间的连接关系。如图3a和图3b所示，第一平行线巴伦传输线111、第二平行线巴伦传输线112分别位于辐射臂的支撑结构(第二印刷电路板PCB2a)的两个面上。

每对平行线巴伦用于对一个对置振子馈电。具体的，如图2所示，所述第一平行线巴伦15和所述第二平行线巴伦25构成一对平行线巴伦，所述第一偶极子1和所述第二偶极子2构成一个对置振子，所述第一平行线巴伦15与所述第一偶极子1相连，所述第二平行线巴伦25与所述第二偶极子2相连，从而对所述第一偶极子1、所述第二偶极子2形成的对偶极子馈电；同样的，所述第三平行线巴伦36、所述第四平行线巴伦46分别与所述第三偶极子3、所述第四偶极子4相连，从而对所述第三偶极子3和所述第四偶极子4形成的对偶极子进行馈电。

上述偶极子为半波振子，每条振子辐射臂的末端为弯折延伸段，向外侧弯折一百八十度后延伸，这样能够减小振子单元的面积，也最大限度的降低对嵌套安装高频振子的辐射指标影响。

本发明发明所提供的天线振子单元以印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的方式制成。

具体的，如图4所示，两对偶极子(即所述第一偶极子1、所述第二偶极子2、所述第三偶极子3、所述第四偶极子4)制于第一印刷电路板PCB1(即振子PCB板)上，每个偶极子的两条辐射臂均分别制于所述第一印刷电路板PCB1的两面。例如，所述第一偶极子1的所述第一一辐射臂11分别制于所述第一印刷电路板PCB1的上下两面(即第一印刷电路板PCB1的上表面113和第一印刷电路板PCB1的下表面114)，印刷电路板的上下两面通过金属化过孔110进行电气连接，如图3a所示。

所述第一印刷电路板PCB1上的所述第一偶极子1分别通过第二印刷电路板PCB2a上的第一平行线巴伦传输线111、第二平行线巴伦传输线112进行差分馈电，所述第二偶极子2、所述第三偶极子3、所述第四偶极子4亦通过相同方式，分别由所述第三印刷电路板PCB2b、所述第四印刷电路板PCB2c、所述第五印刷电路板PCB2d上的平行线巴伦传输线进行馈电。

所述第二印刷电路板PCB2a、所述第三印刷电路板PCB2b、第四印刷电路板PCB2c、第五印刷电路板PCB2d即为巴伦PCB板。

具体的，如图4所示，所述第二印刷电路板PCB2a上的所述第一平行线巴伦上凸出部51与所述第一印刷电路板PCB1上的第一凹槽61插装在一起并进行焊接，从而所述第一平行线巴伦15对所述第一偶极子1的两个辐射臂进行馈电；所述第三印刷电路板PCB2b上的第二平行线巴伦上凸出部52与所述第一印刷电路板PCB1上的第二凹槽62插装在一起并进行焊接，从而所述第二平行线巴伦25对所述第二偶极子2的两个辐射臂进行馈电；所述第四印刷电路板PCB2c上的第三平行线巴伦上凸出部53与所述第一印刷电路板PCB1上的第三凹槽63插装在一起并进行焊接，从而所述第三平行线巴伦36对所述第三偶极子3的两个辐射臂进行馈电；所述第五印刷电路板PCB2b上的平行线巴伦上凸出部54与所述第一印刷电路板PCB1上的第四凹槽64插装在一起并进行焊接，从而所述第四平行线巴伦46对所述第四偶极子4的两个辐射臂进行馈电。

具体的，如图4所示，所述第二印刷电路板PCB2a上的第一平行线巴伦下凸出部71与所述第六印刷电路板PCB3(即馈电PCB板)上的第五凹槽81插装在一起并进行焊接；所述第三印刷电路板PCB2b上的第二平行线巴伦下凸出部72与所述第六印刷电路板PCB3上的第六凹槽82插装在一起并进行焊接，通过第一馈电微带120(图2所示)对此对置偶极子(即第一偶极子1和第二偶极子2)馈电。

所述第四印刷电路板PCB2c上的第三平行线巴伦下凸出部73与所述第六印刷电路板PCB3上的第七凹槽83插装在一起并进行焊接；所述第五印刷电路板PCB 2d上的第四平行线巴伦下凸出部74与所述第六印刷电路板PCB3上的第八凹槽84插装在一起并进行焊接，通过馈电微带340(图2所示)对此对置偶极子(即第三偶极子3和第四偶极子4)馈电。

所述第六印刷电路板PCB3上的两条馈电线，以微带线为例(即第一馈电微带120和第二馈电微带340)均设计为等功分、等相位差的功分器，以保证对置偶极子的方向图指标，同时在物理上避让所述第六印刷电路板PCB3的中心区域，为嵌套的高频振子预留安装及馈电布线空间。在不考虑成本的情况下，采用带状线馈电的效果更好。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种低频天线振子，其特征在于，包括振子PCB板、巴伦PCB板、馈电PCB板；

所述振子PCB板上设置有两对偶极子，所述两对偶极子用于形成一个辐射面；每对所述偶极子包括对置的两个偶极子，且对置的两个偶极子的极化方向互相垂直；每个所述偶极子包括两条辐射臂；

所述巴伦PCB板共四个，每个所述巴伦PCB板上设置有一条平行线巴伦，每条所述平行线巴伦用于对一个所述偶极子进行馈电；

所述馈电PCB板上设置有两条馈电线；

每个所述巴伦PCB板分别与所述振子PCB板、所述馈电PCB板连接。

2.根据权利要求1所述的低频天线振子，其特征在于，所述偶极子为半波振子，每条所述辐射臂的末端为弯折延伸段，每个所述弯折延伸段的弯折角度为180°，且向外弯折。

3.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述振子PCB板上设置有四个凹槽，每个所述凹槽位于一个偶极子的两个所述辐射臂之间，每个所述巴伦PCB板的顶端设置有上凸出部，所述振子PCB板与四个所述巴伦PCB板之间分别通过所述凹槽和所述上凸出部进行插装；

所述振子PCB板的所述凹槽处设置有焊盘，所述巴伦PCB板的所述上凸出部处设置有焊盘，所述振子PCB板与所述巴伦PCB板在插装的基础上再进行焊接。

4.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述馈电PCB板上设置有四个凹槽，每个所述巴伦PCB板的底端设置有下凸出部，四个所述巴伦PCB板分别通过所述下凸出部插装在所述馈电PCB板上的四个所述凹槽上；

所述馈电PCB板的凹槽处设置有焊盘，所述巴伦PCB板的所述下凸出部处设置有焊盘，所述馈电PCB板与所述巴伦PCB板在插装的基础上再进行焊接。

5.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述辐射臂在所述振子PCB板的上下两面均有分布，所述辐射臂上设置有金属化过孔，所述振子PCB板的上下两面通过所述金属化过孔保持电气连接。

6.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述平行线巴伦的两面均设置有平行线巴伦传输线，所述平行线巴伦传输线为微带线。

7.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述馈电PCB板上的所述馈电线为微带线或带状线。

8.根据权利要求1或2所述的低频天线振子，其特征在于，所述馈电PCB板上的两条馈电线均为等功分、等相位差的功分器。

9.一种基站天线，包括馈电网络、信号输入端口，其特征在于，还包括权利要求1至8中任一所述低频天线振子；

所述馈电网络与所述低频天线振子相连接，所述馈电网络用于通过所述信号输入端口收发来自所述低频天线振子与基站主设备间的通信信号，并对所述低频天线振子馈电，所述低频天线振子在下行通信链路中用于将基站主设备射频信号辐射出去，所述低频天线振子在上行通信链路中用于接收移动终端射频信号。