CN109755720A - 高频振子及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种高频振子及基站天线，涉及移动通信技术领域。其中高频振子包括巴伦座、四个振子臂及两个馈电内芯，四个振子臂均安装在巴伦座上，相对的两个振子臂构成一个偶极子，两个偶极子正交布置；两个馈电内芯正交耦合内置在巴伦座上；在振子臂与巴伦座的连接处设有加载片；每一振子臂的外侧端部设有向下延伸的加载段。本发明提供的高频振子，采用正交耦合设置的馈电内芯进行馈电，在单体预制环节无需焊接，节省时间并减少形变；在振子臂的外侧端部设置有加载段，在振子臂与巴伦座的连接处设有加载片，通过两种加载设计提高高频辐射效率，减少耗损，进一步拓宽带宽，有效工作频率高达1.71GHz到2.69GHz。

Description

高频振子及基站天线

技术领域

本发明实施例涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种高频振子及基站天线。

背景技术

振子单元作为移动基站天线的关键组件，其尺寸和性能直接影响基站天线的应用场景。振子的宽频段设计可以使天线组件归一化，小型化设计可以降低采购及运输成本，同时也便于基站天线整机的小型化设计和工程安装。

目前常用的小型化低剖面高频振子，包括振子主体和设置在主体上的金属馈电内芯，振子主体内穿设有与金属馈电内芯连接的同轴电缆，同轴电缆的电网层与振子主体之间焊接，依靠同轴电缆电网层与振子主体连接实现接地。馈电内芯两端、同轴电缆电网层与振子主体之间均需焊接，焊点多且焊接面大，较长的焊接时间会导致振子产生形变，影响电气指标，此类振子预制复杂，由于采用了强分布式加载技术，高频辐射效率损失明显，可用频段一般只支持到1.71～2.17GHz。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种高频振子，用以解决现有的高频振子高频辐射效率低，带宽范围小的问题。

本发明的目的之二是提供一种基站天线，通过使用上述高频振子，拓宽信号覆盖范围。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种高频振子，包括巴伦座、四个振子臂及两个馈电内芯，四个所述振子臂均安装在所述巴伦座上，相对的两个所述振子臂构成一个偶极子，两个所述偶极子正交布置；两个所述馈电内芯正交耦合内置在所述巴伦座上；在所述振子臂与所述巴伦座的连接处设有加载片；每一所述振子臂的外侧端部设有向下延伸的加载段。

其中，所述加载片与所述巴伦座相连的一端为第一端，与所述第一端相对的为第二端，从所述第一端向所述第二端延伸，所述加载片的竖向长度逐渐减小。

其中，沿从所述巴伦座的顶部向底部延伸的方向，所述加载段的横向截面面积逐渐减小。

其中，还包括支撑座，在所述支撑座上设有正交设置的两个卡槽，每一个所述馈电内芯包括横杆及两个支腿，两个所述支腿长度不相等，两个所述支腿分别安装在所述横杆的两端，两个所述馈电内芯的所述横杆分别卡设在两个所述卡槽内。

其中，在所述支撑座上还设置有连接腿，所述连接腿有四个，四个所述连接腿沿所述支撑座的外部周向均匀分布，每一所述连接腿收容在相邻两个所述振子臂所形成的间隙中，在所述连接腿的外端设有卡头。

其中，还包括连接所述振子臂内侧端部与外侧端部的辐条，所述辐条的中部设有圆环状的安装位，所述安装位用于安装调试驻波用的辐射片。

其中，还包括底座，所述底座上设有用于将所述底座卡接在所述巴伦座上的卡扣。

其中，在所述巴伦座的底部设有连接柱及定位柱，所述连接柱中空，在所述馈电内芯的端部设有部设有用于和馈电的同轴电缆相连的凹槽，所述凹槽位于所述连接柱内，在所述底座上设有与所述定位柱相匹配的定位孔。

其中，所述巴伦座的底部设有凸台，所述凸台上设有螺孔，所述底座与所述凸台相对应的位置设有通孔。

为了解决上述技术问题之二，本发明提供一种基站天线，其特征在于，包括上述高频振子。

(三)有益效果

本发明提供的高频振子，采用正交耦合设置的馈电内芯进行馈电，在单体预制环节无需焊接，节省加工时间的同时减少装焊对振子形变的影响；在振子臂的外侧端部设置有加载段，形成顶端加载设计，在振子臂与巴伦座的连接处设有加载片，形成弱分布式的加载设计，通过顶端和弱分布式两种加载设计提高高频辐射效率，减少耗损，进一步拓宽带宽，在宽频的基础上实现低剖面和小型化设计；该高频振子的有效工作频率高达1.71GHz到2.69GHz，覆盖DSC、PCS、UMTS和LTE频段，可广泛应用于现有的2G、3G和4G网络。

附图说明

图1为本发明实施例高频振子的分解结构图；

图2为图1中所示的高频振子的结构示意图；

图3为图1中所示的高频振子的俯视图；

图4为图1中所示的高频振子单振子臂增益仿真分析图。

图中：10、振子臂；11、加载段；12、加载片；13、辐条；20、馈电内芯；21、横杆；22、支腿；23、绝缘套；30、巴伦座；31、连接柱；32、凸台；33、定位柱；40、支撑座；41、卡槽；42、连接腿；50、底座；51、卡扣。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

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。

本发明实施例提供的一种高频振子，如图1-3所示，其包括振子臂10、馈电内芯20及巴伦座30，其中，振子臂10有四个，四个振子臂10两两相对设置，相对的两个振子臂10构成一个偶极子，每个偶极子通过一对巴伦安装在巴伦座30上，由四个振子臂10形成的两个偶极子正交布置；馈电内芯20有两个，正交耦合内置在巴伦座30内；每一个振子臂10的外侧端部设有向下延伸的加载段11，在振子臂10与巴伦座30的连接处设有加载片12。需要说明的是，振子臂10的外侧端部指的是远离巴伦座30中心的一端。从巴伦座30靠近振子臂10的一端向远离振子臂10的一端方向看，延伸方向与此方向一致即为向下延伸，延伸方向与此相反即为向上延伸。

本发明实施例中的高频振子，在振子臂10的外侧端部设置有加载段11，形成顶端加载设计，在振子臂10与巴伦座30的连接处设有加载片12，形成弱分布式的加载设计；两种加载设计提高高频辐射效率，减少耗损，进一步拓宽带宽，在宽频的基础上实现低剖面和小型化设计。根据图4所示的仿真图可知，随着单个振子臂角度的偏转，天线增益值始终保持较大的范围，信号覆盖范围增大明显，具体地，该高频振子的有效工作频率高达1.71GHz到2.69GHz，覆盖DSC、PCS、UMTS和LTE频段，可广泛应用于现有的2G、3G和4G网络。另外，本发明实施例中的高频振子采用正交耦合设置的馈电内芯20进行馈电，在单体预制环节无需焊接，节省加工时间的同时减少装焊对振子形变的影响。

具体地，四个振子臂10位于同一平面内，其以巴伦座30的中心为轴心，对称安装在巴伦座30的顶端。如图1所示的振子臂10呈方形，在其外侧端部设有倒角，四个振子臂10形成正方形结构。当然，振子臂10也可以为菱形、椭圆形或其他形状，对此本发明实施例不做具体限定。振子臂10弧形边缘顶部距离振子中心距离为1/4中心频率的80％到90％，在保证频率带宽影响最小的情况下减小辐射面尺寸。

加载段11的横向截面呈L型，其中以沿平行于振子臂10所在平面的方向为横向，沿垂直于振子臂10的方向为竖向。在L型的拐角处平滑过渡，该截面的截面面积从上至下逐渐减小，从而使各振子臂10上设置的加载段11从上向下对地形成的投影面积逐渐增大。除此之外，加载段11也可以为截面面积从上向下逐渐减小的柱状结构或其他形状，只要四个振子臂10上设置的加载段11从上向下对地形成的投影面积逐渐增大，加载段11沿振子臂10顶端呈弧形，下垂长度约为1/4中心频率的10％到20％，可有效弥补振子臂10长度不足的损失。。

以加载片12与巴伦座30相连的一端为第一端，与该第一端相对的端部为第二端，从第一端向第二端延伸，加载片12的竖向长度逐渐减小。具体地，加载片12可以呈直角梯形状，其直角腰与巴伦座30的下端面平齐，较长的底边与巴伦座30相连，较短的底边远离巴伦座30。另外，在加载片12靠近巴伦座30的一端固定连接长条形连接片，该连接片的下端平齐。需要说明的是，连接片与加载片12可以一体成型。除此之外，加载片12也可以为弧形板状，只要该弧形边使加载片12的竖向长度逐渐减小即可，对此本发明实施例不做具体限定。

其中，巴伦座30为各竖棱边设有倒角的方形柱，巴伦座30的外侧面为倾斜面。巴伦插装在巴伦座30内，振子臂10的下端面与巴伦座30的顶部抵接，从振子臂10的上端面至巴伦座30的底部的纵向高度为28mm～32mm，相邻两个振子臂之间的间距为2mm～3mm，以减小极化间的耦合，避免损耗。巴伦座30沿中心轴对称布置有四个圆形通孔，振子臂10的内侧端部呈弧形，该弧形与通孔的外形相匹配。馈电内芯20包括横杆21及两个长度不一的支腿22，两个支腿22分别安装在横杆21的两端，同一馈电内芯20的两个支腿22分别插设在相对设置的两个圆形通孔内，从而实现两个馈电内芯20的正交分布。

在横杆21的中部设有凹槽，两个馈电内芯20的横杆21上设置的凹槽凹陷方向相反，从而使两个馈电内芯20之间存在一定间隔。为方便固定两个馈电内芯20的位置，本发明实施例中的高频振子还包括安装在巴伦座30上的支撑座40，支撑座40包括矮柱状的主体，在主体上沿径向开设有正交设置的两个卡槽41，馈电内芯20的横杆21分别卡设在两个卡槽41内。当然，主体也可以为方形或其他形状，对此不作具体限定。需要说明的是，为了使两个馈电内芯20之间存在一定间隔，除了在横杆21上设置凹槽的方式外，还可以采用直杆状的横杆21，通过在支撑座40的主体上开设槽深不同的卡槽41隔离两个馈电内芯20。

除此之外，每一个支腿22上套设有圆环状的绝缘套23，以便隔离支腿22及安装在巴伦座30内的巴伦。支撑座40的主体外部还设置有连接腿42，连接腿42有四个，四个连接腿42沿支撑座40的周向均匀分布。相邻的两个振子臂10之间形成的有间隙，连接腿42收容在间隙中，在连接腿42的端部设有卡头，以便与连接片卡扣配合。

在振子臂10内设置有金属制成的辐条13，辐条13的一端与振子臂10的内侧端部相连，另一端与振子臂10的外侧端部相连，为了方便安装调试驻波用的辐射片，在振子臂10的中部设有圆环状的安装位。

在巴伦座30的底部安装有底座50，底座50上设有用于将底座50和巴伦座30连接在一起的卡扣51，具体地，卡扣51有两个，对称设置在底座50的两个相对边缘处。该底座50采用绝缘材料制成，当该高频振子装在天线整机中时，底座50可以有效避免其与金属反射板的大面积非线性接触，以确保整机的互调指标符合要求。

为了实现高频振子与同轴电缆的连接，在巴伦座30的底部设有连接柱31，连接柱31中空，馈电内芯20中较长的支腿21端部设有圆形凹槽，该圆形凹槽外露在中空的连接柱31外，以便与同轴电缆相连，当进行馈电连接时，圆形凹槽卡接在同轴电缆外，通过焊接相连。该连接柱31有两个，两个连接柱31沿相邻的两个圆形通孔的孔轴同轴设置。在巴伦座30的底部中央设有凸台32，凸台32上设有可以与螺丝配合的螺孔，当将高频振子安装在反射板上时，螺丝螺接在螺孔内，从而保证高频振子与反射板的刚性螺接，同时减小高频振子与反射板的非线性接触面积。为了保证高频振子在反射板上安装时保持一致的极化方向，在巴伦座30的底部还设有定位柱33，对应的，在底座50上设有供定位柱33穿过的通孔。

另外，本发明实施例中的基站天线，包括上述结构的高频振子，多个高频振子阵列排布在金属反射板上。通过使用该宽频段、低剖面和小型化的高频振子，基站天线可以获得较多的频带宽度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高频振子，其特征在于，包括巴伦座、四个振子臂及两个馈电内芯，四个所述振子臂均安装在所述巴伦座上，相对的两个所述振子臂构成一个偶极子，两个所述偶极子正交布置；两个所述馈电内芯正交耦合内置在所述巴伦座上；在所述振子臂与所述巴伦座的连接处设有加载片；每一所述振子臂的外侧端部设有向下延伸的加载段。

2.根据权利要求1所述的高频振子，其特征在于，所述加载片与所述巴伦座相连的一端为第一端，与所述第一端相对的为第二端，从所述第一端向所述第二端延伸，所述加载片的竖向长度逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的高频振子，其特征在于，沿从所述巴伦座的顶部向底部延伸的方向，所述加载段的横向截面面积逐渐减小。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高频振子，其特征在于，还包括支撑座，在所述支撑座上设有正交设置的两个卡槽，每一个所述馈电内芯包括横杆及两个支腿，两个所述支腿长度不相等，两个所述支腿分别安装在所述横杆的两端，两个所述馈电内芯的所述横杆分别卡设在两个所述卡槽内。

5.根据权利要求4所述的高频振子，其特征在于，在所述支撑座上还设置有连接腿，所述连接腿有四个，四个所述连接腿沿所述支撑座的外部周向均匀分布，每一所述连接腿收容在相邻两个所述振子臂所形成的间隙中，在所述连接腿的外端设有卡头。

6.根据权利要求1所述的高频振子，其特征在于，还包括连接所述振子臂内侧端部与外侧端部的辐条，所述辐条的中部设有圆环状的安装位，所述安装位用于安装调试驻波用的辐射片。

7.根据权利要求1所述的高频振子，其特征在于，还包括底座，所述底座上设有用于将所述底座卡接在所述巴伦座上的卡扣。

8.根据权利要求7所述的高频振子，其特征在于，在所述巴伦座的底部设有连接柱及定位柱，所述连接柱中空，在所述馈电内芯的端部设有部设有用于和馈电的同轴电缆相连的凹槽，所述凹槽位于所述连接柱内，在所述底座上设有与所述定位柱相匹配的定位孔。

9.根据权利要求7所述的高频振子，其特征在于，所述巴伦座的底部设有凸台，所述凸台上设有螺孔，所述底座与所述凸台相对应的位置设有通孔。

10.一种基站天线，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的高频振子。