CN110165374B - 一种用于5g天线的辐射单元 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种用于5G天线的辐射单元，包括：介质基材底座以及安装于介质基材底座上的辐射面组合体；介质基材底座上设置有若干个馈电巴伦底座，馈电巴伦底座上设置有第一金属化电路层；介质基材底座上表面蚀刻有第二金属化电路层，第一金属化电路层与第二金属化电路层导通连接，第二金属化电路层包括功分馈电网络部分以及纵向去耦装置部分；辐射面组合体表面蚀刻有第三金属化电路层，第三金属化电路层包括若干个振子辐射面部分以及若干个横向去耦装置部分。本发明实施例提供的用于5G天线的辐射单元，对原先分离的辐射单元、功分馈电网络、去耦装置实现了高度聚合，且介质基材的选用获得了轻量化的优势，使得整机天线的体型显著减小。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种用于5G天线的辐射单元。
背景技术
随着移动通信技术的不断发展，对于第五代移动通信系统(5G)，目前已经进入到了大规模试验网的试商用阶段，各大运营商已经在国内部分城市开始了5G覆盖的试点。从运营商的需求来看，5G设备需要具有小型化和轻量化的特性，以便于实际部署。5G设备是集成大规模阵列天线的AAU设备，这种小型化和轻量化的需求必然的也成为5G大规模阵列天线的要求。
5G大规模阵列天线所采用的辐射单元数量多数在96个双极化单元以上，其辐射单元数量远超4G常规基站天线。常规设计的辐射单元主要是采用金属压铸振子和PCB振子；金属压铸振子在重量上具有劣势，不符合轻量化的需求；PCB振子由多个部件组成，其装配、焊接复杂。并且，对于5G天线而言，辐射单元还需要和功分馈电网络进行级联，实现幅度和相位的激励；而目前常规的5G天线设计采用的辐射单元和功分馈电网络PCB均是独立部件，两者之间的级联安装复杂耗时，焊点数量多，一致性差，不利于大批量自动化生产，难以适应未来5G天线的需求。最后，5G天线辐射单元的通道多，彼此间的相互耦合严重，需要增加相应的去耦装置来保证方向图合成时不发生畸变。
因此现在亟需一种用于5G天线的辐射单元来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于5G天线的辐射单元。
第一方面本发明实施例提供一种用于5G天线的辐射单元，包括：
介质基材底座以及安装于所述介质基材底座上的辐射面组合体；
所述介质基材底座上设置有若干个馈电巴伦底座，所述馈电巴伦底座上设置有第一金属化电路层；所述介质基材底座上表面蚀刻有第二金属化电路层，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层导通连接，所述第二金属化电路层包括功分馈电网络部分以及纵向去耦装置部分；
所述辐射面组合体表面蚀刻有第三金属化电路层，所述第三金属化电路层包括若干个振子辐射面部分以及若干个横向去耦装置部分。
其中，所述介质基材底座为一体注塑成型的工程塑料组成。
其中，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层一体成型。
其中，所述馈电巴伦底座上安装有若干个定位安装柱，以定位安装所述辐射面组合体。
其中，所述馈电巴伦底座与所述辐射面组合体之间为耦合馈电结构。
其中，所述辐射面组合体采用FR4材质的PCB板制成。
其中，所述馈电巴伦底座采用四点馈电方式设计，相应的，所述功分馈电网络部分中包含实现对应极化两个馈电点的180°反向信号激励模块。
其中，所述馈电巴伦底座的高度小于0.15λ，λ为所述辐射单元中心频点的波长大小。
其中，所述纵向去耦装置部分对应的金属化电路层为锯齿状电路。
本发明实施例提供的一种用于5G天线的辐射单元，对原先分离的辐射单元、功分馈电网络、去耦装置实现了高度聚合，且介质基材的选用获得了轻量化的优势，使得整机天线的体型显著减小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，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是本发明实施例提供的用于5G天线的辐射单元结构示意图；
图2是本发明实施例提供的用于5G天线的辐射单元整体结构图；
图3是本发明实施例提供的馈电巴伦底座结构示意图；
图4是本发明实施例提供的辐射面组合体结构示意图；
图5是本发明实施例提供的功分馈电网络部分结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的用于5G天线的辐射单元结构示意图，如图1所示，包括：
介质基材底座1以及安装于所述介质基材底座1上的辐射面组合体2；
所述介质基材底座1上设置有若干个馈电巴伦底座3，所述馈电巴伦底座3上设置有第一金属化电路层；所述介质基材底座1上表面蚀刻有第二金属化电路层，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层导通连接，所述第二金属化电路层包括功分馈电网络部分4以及纵向去耦装置部分5；
所述辐射面组合体2表面蚀刻有第三金属化电路层，所述第三金属化电路层包括若干个振子辐射面部分6以及若干个横向去耦装置部分7。
需要说明的是，本发明实施例提供的该辐射单元针对的场景主要是5G场景，在5G场景下具有整机天线的小型化和轻量化的目标，同时需要具有良好的去耦功能，整体结构简单。
针对5G场景的需求，本发明实施例提供了一种用于5G天线的辐射单元。如图1所示，该辐射单元主要包括作为底座的介质基材底座1以及安装在介质基材底座1上的辐射面组合体2。
可以理解的是，选用介质基材作为底座能够使得整体装置更为轻量化，从而使得整机天线的重量显著下降。与此同时，为了实现小型化，本发明实施例将原本分离的辐射单元、功分馈电网络、去耦装置进行了高度聚合，具体的，本发明实施例将功分馈电网络部分4和纵向去耦装置部分5对应设计的电路作为第二电路层蚀刻在介质基材底座1上，将振子辐射面部分6以及横向去耦装置部分7作为第三电路层蚀刻在辐射面组合体2表面，然后通过安装在介质基材底座1上的馈电巴伦底座3承接辐射面组合体2，从而实现了高度聚合，且装配起来复杂度低也无需进行焊接，非常适用于5G场景。
以图1所示的辐射单元为例，本发明实施例在介质基材底座1上设置了3个馈电巴伦底座3，馈电巴伦底座3上设置有第一金属化电路层，介质基材底座1的底部平面结构上设置有功分馈电网络部分4和纵向去耦装置部分5的第二金属化电路层，第一金属化电路层和第二金属化电路层导通连接。需要说明的是，本发明实施例中采用3单元一组的方式只是一个具体的实施方案，具体的数量设置可根据实际情况自行设置。
图2是本发明实施例提供的用于5G天线的辐射单元整体结构图，如图2所示，将介质基材底座1和辐射面组合体2整合装配后体积较小，使得产线的装配复杂度直线下降，提高了整机天线的可靠性和一致性。
在上述实施例的基础上，所述介质基材底座为一体注塑成型的工程塑料组成。
优选的，本发明实施例所提供的介质基材底座材料上选用了工程塑料，该工程塑料为耐高温材料且制造过程中为一体成形注塑。
在上述实施例的基础上，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层一体成型。
由上述实施例的内容可知，本发明实施例提供了第一金属化电路层对应馈电巴伦底座，第二金属化电路层对应功分馈电网络部分以及纵向去耦装置部分，为了避免了级联时的复杂焊点，本发明实施例在加工时直接将第一金属化电路层和第二金属化电路层导通连接，整个金属化电路层是一体成型中间没有焊接点，避免了级联时的复杂焊点，具有结构简洁，大大减少了装配焊接工时。
在上述实施例的基础上，所述馈电巴伦底座上安装有若干个定位安装柱，以定位安装所述辐射面组合体。
图3是本发明实施例提供的馈电巴伦底座结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的馈电巴伦底座3上还安置有定位安装柱8，通过定位安装柱8能够对辐射面组合体2进行定位，确定其安装位置，那么在安装时即能够直接将辐射面组合体2卡在定位安装柱8上，安装简单方便。
在上述实施例的基础上，所述馈电巴伦底座与所述辐射面组合体之间为耦合馈电结构。
可以理解的是，本发明实施例在将辐射面组合体安装在馈电巴伦底座上后，馈电巴伦底座与辐射面组合体之间进行电连接，该电连接结构为耦合馈电结构。
在上述实施例的基础上，所述辐射面组合体采用FR4材质的PCB板制成。
可以理解的是，在保证整体性能良好的前提下本发明实施例会采用更为经济的材料，优选的，本发明实施例对于辐射面组合体采用了低成本的FR4材质的PCB板，然后在该低成本的FR4材质的PCB板上蚀刻形成第三金属化电路层，第三金属化电路层具体包括有若干个振子辐射面部分6和若干横向去耦装置部分7。图4是本发明实施提供的辐射面组合体结构示意图，如图4所示，本发明实施例提供的辐射面组合体上表面蚀刻了三个振子辐射面部分6和两个横向去耦装置部分7对应的电路。可以理解的是，横向去耦装置部分7和振子辐射面部分6为一个整体，无需单独设计安装横向去耦装置的部件，节省了安装工序同时保证了横向去耦装置的一致性。
在上述实施例的基础上，所述馈电巴伦底座采用四点馈电方式设计，相应的，所述功分馈电网络部分中包含实现对应极化两个馈电点的180°反向信号激励模块。
图5是本发明实施例提供的功分馈电网络部分结构示意图，如图5所示，本发明实施例为了实现馈电巴伦底座的四点馈电设计，本发明实施例将功分馈电网络部分中实现了对应极化两个馈电点的180°反向信号激励，实现方式以电路构型的方式设计。并且相应的，功分馈电网络部分实现了等幅预制固定下倾角的幅度相位激励关系，以保证单元阵列的最大增益。
在上述实施例的基础上，所述馈电巴伦底座的高度小于0.15λ，λ为所述辐射单元中心频点的波长大小。
可以理解的是，本发明实施例采用的馈电巴伦底座是一个低剖面结构，优选的，其高度小于0.15λ，λ为所述辐射单元中心频点的波长大小，从而具有良好的低剖面特性。
以图2所示的辐射单元为例，介质基材底座1上安装有三个馈电巴伦底座，那么馈电巴伦底座之间的纵向间距一般保持在0.55λ～λ之间。可以理解的是，采用本发明实施例提供的低剖面馈电巴伦底座，能够进一步下降天线高度，为整机设备的体积缩小提供了基础。
在上述实施例的基础上，所述纵向去耦装置部分对应的金属化电路层为锯齿状电路。
可以理解的是，本发明实施例设计的纵向去耦装置部分对应的金属化电路具有锯齿状的特定构造，能够显著提升隔离度指标，减少信号合成时的耦合干扰，实现去耦功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于5G天线的辐射单元，其特征在于，包括：
介质基材底座以及安装于所述介质基材底座上的辐射面组合体；
所述介质基材底座上设置有若干个馈电巴伦底座，所述馈电巴伦底座上设置有第一金属化电路层；所述介质基材底座上表面蚀刻有第二金属化电路层，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层导通连接，所述第二金属化电路层包括功分馈电网络部分以及纵向去耦装置部分；所述纵向去耦装置部分对应的金属化电路层为锯齿状电路；
所述辐射面组合体表面蚀刻有第三金属化电路层，所述第三金属化电路层包括若干个振子辐射面部分以及若干个横向去耦装置部分；
所述横向去耦装置部分和振子辐射面部分为一个整体。
2.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述介质基材底座为一体注塑成型的工程塑料组成。
3.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述第一金属化电路层与所述第二金属化电路层一体成型。
4.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦底座上安装有若干个定位安装柱，以定位安装所述辐射面组合体。
5.根据权利要求4所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦底座与所述辐射面组合体之间为耦合馈电结构。
6.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述辐射面组合体采用FR4材质的PCB板制成。
7.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦底座采用四点馈电方式设计，相应的，所述功分馈电网络部分中包含实现对应极化两个馈电点的180°反向信号激励模块。
8.根据权利要求1所述的用于5G天线的辐射单元，其特征在于，所述馈电巴伦底座的高度小于0.15λ，λ为所述辐射单元中心频点的波长大小。
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