CN109768395A - 多频阵列天线及组阵单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多频阵列天线及组阵单元，多频阵列天线包括反射板、低频辐射单元、第一加载板、两个以上第一高频辐射单元及第二高频辐射单元。第一加载板设置在低频辐射单元的上方。两个以上第一高频辐射单元间隔地设置在第一加载板上。上述的多频阵列天线，由于第一加载板上间隔地设置有两个以上第一高频辐射单元，从而实现一个低频辐射单元能够与两个以上第一高频辐射单元嵌套设计，并非如传统的一个低频辐射单元嵌套设计一个高频辐射单元，合理地利用了低频辐射单元的口径空间，大大缩小了多频阵列天线的体积尺寸，能保证第一高频辐射单元之间的距离以及第一高频辐射单元与第二高频辐射单元之间的距离符合于预设要求，提升天线技术指标。

Description

多频阵列天线及组阵单元

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多频阵列天线及组阵单元。

背景技术

随着移动通信向5G发展，大规模天线需求逐步增多，而同时运营商又需要维持其常规4G覆盖，因此，同时支持4G及5G制式的融合天线成为新的迫切需求。为了同时支持低频天线(600M、LTE700M)与高频天线(3.5GHz、5GHz或以上)，现阶段业内通常采用简单叠加的方式设计得到多频阵列天线，即将大规模天线阵堆叠于常规天线的上方、下方或一侧。然而，如此设计将导致多频阵列天线尺寸较大。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种多频阵列天线及组阵单元，它能够使得天线体积小型化，提升天线技术指标。

其技术方案如下：一种多频阵列天线，包括：反射板；低频辐射单元、第一加载板与两个以上第一高频辐射单元，所述低频辐射单元设置在所述反射板上，所述第一加载板设置在所述低频辐射单元的上方，两个以上所述第一高频辐射单元间隔地设置在所述第一加载板上，所述低频辐射单元在所述反射板上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元在所述反射板上的正投影；第二高频辐射单元，所述第二高频辐射单元设置在所述反射板上，所述第二高频辐射单元与所述低频辐射单元之间间隔设置。

一种组阵单元，包括：低频辐射单元、第一加载板与两个以上第一高频辐射单元，所述第一加载板设置在所述低频辐射单元的上方，所述第一加载板用于作为所述低频辐射单元的寄生加载以及所述第一高频辐射单元的反射结构，两个以上所述第一高频辐射单元间隔地设置在所述第一加载板上，所述低频辐射单元在反射板上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元在反射板上的正投影。

上述的多频阵列天线及组阵单元，第一加载板相对于低频辐射单元而言，能起到引向加载的作用，第一加载板相对于第一高频辐射单元而言，能起到反射作用。此外，由于第一加载板上间隔地设置有两个以上第一高频辐射单元，从而实现一个低频辐射单元能够与两个以上第一高频辐射单元嵌套设计，并非如传统的一个低频辐射单元嵌套设计一个高频辐射单元，合理地利用了低频辐射单元的口径空间，大大缩小了多频阵列天线的体积尺寸，而且还能保证第一高频辐射单元之间的距离以及第一高频辐射单元与第二高频辐射单元之间的距离符合于预设要求，提升天线技术指标。利用该组阵方式可以最优间距实现低频天线与高频天线的混合组阵、共口径设计，在高低频TDD/FDD融合天线、FDD/5G大规模多输入多输出融合天线上有较大优势。

在其中一个实施例中，所述第一加载板连接有若干个第一支柱，所述第一支柱与所述反射板或所述低频辐射单元相连，所述第一支柱为绝缘柱。

在其中一个实施例中，所述低频辐射单元为两个以上，两个以上所述低频辐射单元间隔地设置在所述反射板上，相邻两个所述低频辐射单元之间设有所述第二高频辐射单元；所述第一加载板为两个以上，所述第一加载板与所述低频辐射单元一一相应设置。

在其中一个实施例中，所述的多频阵列天线还包括设置在相邻两个所述低频辐射单元之间的第二加载板与第二支柱，所述第二加载板通过所述第二支柱间隔地设置在所述反射板上，所述第二高频辐射单元设置在所述第二加载板上，所述第二加载板用于作为所述第二高频辐射单元的反射结构。

在其中一个实施例中，相邻两个所述低频辐射单元之间的所述第二高频辐射单元为两个以上，两个以上所述第二高频辐射单元阵列式布置在所述第二加载板上。

在其中一个实施例中，所述的多频阵列天线还包括两个以上第三高频辐射单元，两个以上所述第三高频辐射单元阵列式布置在所述反射板上，所述第三高频辐射单元形成的阵列与所述低频辐射单元相邻设置。

在其中一个实施例中，两个以上所述第一高频辐射单元阵列式布置在所述第一加载板上。

在其中一个实施例中，所述低频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元；所述第一高频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元；所述第二高频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元。

在其中一个实施例中，两个以上所述第一高频辐射单元阵列式布置在所述第一加载板上；所述第一加载板为方形板、菱形板、圆形板或椭圆形板。

附图说明

图1为本发明其中一实施例所述的多频阵列天线的结构图；

图2为图1的其中一实施例所述的侧视图；

图3为图1的另一实施例所述的侧视图；

图4为图1的又一实施例所述的侧视图；

图5为本发明另一实施例所述的多频阵列天线的结构图；

图6为本发明又一实施例所述的多频阵列天线的结构图；

图7为本发明再一实施例所述的多频天线的结构图；

图8为本发明再又一实施例所述的多频天线的结构图；

图9为本发明其中一实施例所述的组阵单元的结构图；

图10为本发明另一实施例所述的组阵单元的结构图；

图11为图10的侧视图；

图12为本发明又一实施例所述的组阵单元的结构图；

图13为本发明再一实施例所述的组装单元的结构图。

附图标记：

10、反射板，20、低频辐射单元，30、第一加载板，40、第一高频辐射单元，50、第二高频辐射单元，60、第一支柱，70、第二加载板，80、第二支柱，90、第三高频辐射单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，一种多频阵列天线，包括：反射板10、低频辐射单元20、第一加载板30、两个以上第一高频辐射单元40及第二高频辐射单元50。所述低频辐射单元20设置在所述反射板10上。所述第一加载板30设置在所述低频辐射单元20的上方。所述第一加载板30用于作为所述低频辐射单元20的寄生加载以及所述第一高频辐射单元40的反射结构。两个以上所述第一高频辐射单元40间隔地设置在所述第一加载板30上。所述低频辐射单元20在所述反射板10上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元40在所述反射板10上的正投影。所述第二高频辐射单元50设置在所述反射板10上，所述第二高频辐射单元50与所述低频辐射单元20之间间隔设置。

上述的多频阵列天线，第一加载板30相对于低频辐射单元20而言，能起到引向加载的作用，第一加载板30相对于第一高频辐射单元40而言，能起到反射作用。此外，由于第一加载板30上间隔地设置有两个以上第一高频辐射单元40，从而实现一个低频辐射单元20能够与两个以上第一高频辐射单元40嵌套设计，并非如传统的一个低频辐射单元20嵌套设计一个高频辐射单元，合理地利用了低频辐射单元20的口径空间，大大缩小了多频阵列天线的体积尺寸，而且还能保证第一高频辐射单元40之间的距离以及第一高频辐射单元40与第二高频辐射单元50之间的距离符合于预设要求，提升天线技术指标。利用该组阵方式可以最优间距实现低频天线与高频天线的混合组阵、共口径设计，在高低频TDD/FDD融合天线、FDD/5G大规模多输入多输出融合天线上有较大优势。

进一步地，请再参阅图2至图4，所述第一加载板30连接有若干个第一支柱60，所述第一支柱60与所述反射板10或所述低频辐射单元20相连，所述第一支柱60为绝缘柱。如此，第一支柱60支撑着第一加载板30，使第一加载板30间隔地设置在低频辐射单元20的上方。另外，第一支柱60的高度不同时，能相应调整第一高频辐射单元40的辐射特性和驻波比隔离度。

进一步地，请参阅图1、图5至图8，所述低频辐射单元20为两个以上，两个以上所述低频辐射单元20间隔地设置在所述反射板10上，相邻两个所述低频辐射单元20之间设有所述第二高频辐射单元50。具体而言，根据天线阵列设计要求，相邻两个所述低频辐射单元20之间设置的所述第二高频辐射单元50的数量为1个、2个、3个、4个或以上。

此外，所述第一加载板30也为两个以上，所述第一加载板30与所述低频辐射单元20一一相应设置。

更进一步地，请再参阅图2至图4，所述的多频阵列天线还包括设置在相邻两个所述低频辐射单元20之间的第二加载板70与第二支柱80。所述第二加载板70通过所述第二支柱80间隔地设置在所述反射板10上，所述第二高频辐射单元50设置在所述第二加载板70上。所述第二加载板70用于作为所述第二高频辐射单元50的反射结构。如此，第二支柱80支撑着第二加载板70，使第二加载板70间隔地设置在反射板10上方。另外，第二支柱80的高度不同时，能相应调整第二高频辐射单元50的辐射特性和驻波比隔离度。一般而言，第二支柱80为绝缘支柱，但当第二支柱80的高度较低时，第二支柱80可以为导电金属柱或绝缘支柱。

更进一步地，相邻两个所述低频辐射单元20之间的所述第二高频辐射单元50为两个以上，两个以上所述第二高频辐射单元50阵列式布置在所述第二加载板70上。

更进一步地，请参阅图6或图7，所述的多频阵列天线还包括两个以上第三高频辐射单元90。两个以上所述第三高频辐射单元90阵列式布置在所述反射板10上，所述第三高频辐射单元90形成的阵列与所述低频辐射单元20相邻设置。如此，根据设计需求，可以将天线阵列构成低频+高频8T8R、低频+TDD智能、低频+大规模天线阵等融合天线。

具体而言，针对5GHz以上工作频段与常规低频振子共口径设计的需求，需要一个低频辐射单元20与更多个高频辐射单元共用口径，本实施例可支持一个低频辐射单元20与较多个高频辐射单元共口径的设计，例如图8与图13中均示意出了一个700M低频辐射单元20与9个5GHz高频辐射单元共口径设计。

此外，在低频辐射单元20上方设计出较大尺寸的第一加载板30，将该第一加载板30作为3.5GHz或更高频段的第一高频辐射单元40的加载反射板，在该加载反射板的上方设置多个高频辐射单元以满足低频与高频1嵌多的设计及能满足第一高频辐射单元40之间间距为高频通信频段的中心频点所对应的波长的一半。

在一个实施例中，请参阅图1、图5至图8，两个以上所述第一高频辐射单元40阵列式布置在所述第一加载板30上。如此，可根据高频通信频段的设计要求，将2个、4个或9个第一高频辐射单元40以不同的组阵方式对应布置在一个第一加载板30上。

在一个实施例中，所述低频辐射单元20为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元。所述第一高频辐射单元40为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元。所述第二高频辐射单元50为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元。

在一个实施例中，请参阅图9至图13，一种组阵单元，包括：低频辐射单元20、第一加载板30与两个以上第一高频辐射单元40。所述第一加载板30设置在所述低频辐射单元20的上方，两个以上所述第一高频辐射单元40间隔地设置在所述第一加载板30上。所述低频辐射单元20在反射板10上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元40在反射板10上的正投影。

上述的组阵单元，布置在反射板10上构成多频天线后，技术效果与上述的多频天线的技术效果相同，不进行赘述。

在一个实施例中，请参阅图9、图10、图12与图13，两个以上所述第一高频辐射单元40阵列式布置在所述第一加载板30上。可根据高频通信频段的设计要求，将2个、4个或9个第一高频辐射单元40以不同的组阵方式布置在一个第一加载板30上。

此外，第一加载板30的具体形状不进行限定，所述第一加载板30为方形板、菱形板、圆形板或椭圆形板。为了能够起到反射边界的作用，第一加载板30为金属板。同样地，第二加载板70的具体形状不进行限定，所述第二加载板70为方形板、菱形板、圆形板或椭圆形板。为了能够起到反射边界的作用，第二加载板70为金属板。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多频阵列天线，其特征在于，包括：

反射板；

低频辐射单元、第一加载板与两个以上第一高频辐射单元，所述低频辐射单元设置在所述反射板上，所述第一加载板设置在所述低频辐射单元的上方，所述第一加载板用于作为所述低频辐射单元的寄生加载以及所述第一高频辐射单元的反射结构，两个以上所述第一高频辐射单元间隔地设置在所述第一加载板上，所述低频辐射单元在所述反射板上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元在所述反射板上的正投影；

第二高频辐射单元，所述第二高频辐射单元设置在所述反射板上，所述第二高频辐射单元与所述低频辐射单元之间间隔设置。

2.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一加载板连接有若干个第一支柱，所述第一支柱与所述反射板或所述低频辐射单元相连，所述第一支柱为绝缘柱。

3.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，所述低频辐射单元为两个以上，两个以上所述低频辐射单元间隔地设置在所述反射板上，相邻两个所述低频辐射单元之间设有所述第二高频辐射单元；所述第一加载板为两个以上，所述第一加载板与所述低频辐射单元一一相应设置。

4.根据权利要求3所述的多频阵列天线，其特征在于，还包括设置在相邻两个所述低频辐射单元之间的第二加载板与第二支柱，所述第二加载板通过所述第二支柱间隔地设置在所述反射板上，所述第二高频辐射单元设置在所述第二加载板上，所述第二加载板用于作为所述第二高频辐射单元的反射结构。

5.根据权利要求4所述的多频阵列天线，其特征在于，相邻两个所述低频辐射单元之间的所述第二高频辐射单元为两个以上，两个以上所述第二高频辐射单元阵列式布置在所述第二加载板上。

6.根据权利要求3所述的多频阵列天线，其特征在于，还包括两个以上第三高频辐射单元，两个以上所述第三高频辐射单元阵列式布置在所述反射板上，所述第三高频辐射单元形成的阵列与所述低频辐射单元相邻设置。

7.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，两个以上所述第一高频辐射单元阵列式布置在所述第一加载板上。

8.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，所述低频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元；所述第一高频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元；所述第二高频辐射单元为对称振子辐射单元、折合振子辐射单元或微带辐射单元。

9.一种组阵单元，其特征在于，包括：低频辐射单元、第一加载板与两个以上第一高频辐射单元，所述第一加载板设置在所述低频辐射单元的上方，两个以上所述第一高频辐射单元间隔地设置在所述第一加载板上，所述低频辐射单元在反射板上的正投影覆盖所述第一高频辐射单元在反射板上的正投影。

10.根据权利要求9所述的组阵单元，其特征在于，两个以上所述第一高频辐射单元阵列式布置在所述第一加载板上；所述第一加载板为方形板、菱形板、圆形板或椭圆形板。