CN110233344A - 一种轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线单元装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻量化天线振子单元、阵列天线及其装配方法，该天线振子单元包括辐射片、绝缘支架、多个馈电片以及馈电网络线路板，该辐射片上设置弹性的第一固定部，该绝缘支架包括架体以及设置在该架体上的多个安装部、第二固定部以及第一组装部，该第二固定部设于该架体的顶端，该第一组装部设于该架体的底端，每一馈电片收容在安装部中并使馈电片的馈电脚伸出安装部，该第一固定部与该第二固定部配合将该辐射片安装至该绝缘支架上，该馈电网络线路板包括第二组装部，该第二组装部与该第一组装部固定配合将该绝缘支架安装至该馈电网络线路板上。本发明的天线振子单元以及阵列天线轻量化且成本低，焊点少且组装一致性好，适宜于自动化生产。

Description

一种轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线单元装 配方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线振子单元装配方法。

背景技术

随着人们对高传输速率和高稳定性的通信质量要求，移动通信技术的不断发展，刚普及的第四代(4G)通信已不能完全满足人们对大吞吐数据量的需求，第五代(5G)通信逐渐成为通信行业的研究热点。

5G最重要的特点就是大数据、众连接和场景体验。大数据，就是数据量大、数据速率高、数据服务为主，为移动互联网的发展提供支持；众连接就是大量的物联网终端用户接入，提供连接一切的能力；场景体验就是提供对应不同场景的高用户体验。应用时，移动通信数据及物联网通信数据出现数量级爆炸性的增长。

作为5G关键技术之一的阵列天线技术，通过在基站端布置几十上百个天线规模的天线矩阵，可大大提升网络系统处理能力。因此，随着移动通信网络向精细化、深度覆盖基站一体化方向布局，第5代移动通信系统(5G)采用大规模阵列天线时，通信系统对阵列天线的小型化、轻量化、低成本化提出了更高的要求。

现有的基站天线多采用金属压铸或者集成电路振子天线。采用金属压铸时，压铸天线重量太大。采用集成电路振子天线时，现有的集成电路振子天线组装生产复杂，组装后的精度不高，不适于自动化生产，并且，馈电焊接点多达十几个，使得天线振子单元之间的一致性较差。

因此，现有的天线振子单元技术还有待于改进。

发明内容

本发明实施方式提供一种具有多种一次性固定结构装配简单高效、馈电焊接点少，适于自动化生产并且组装精度高的轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线振子单元装配方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种轻量化天线振子单元，包括一辐射片、一绝缘支架多个馈电片以及馈电网络线路板，该辐射片上设置弹性的第一固定部，该绝缘支架包括架体以及设置在该架体上的多个安装部、第二固定部以及第一组装部，该第二固定部设于该架体的顶端，该第一组装部设于该架体的底端，每一馈电片收容在对应的安装部中并使馈电片底端的馈电脚伸出安装部，该第一固定部与该第二固定部配合将该辐射片安装至该绝缘支架上，该馈电网络线路板包括第二组装部和馈电网络，该第二组装部与该第一组装部固定配合将该绝缘支架安装至该馈电网络线路板，该馈电网络与该馈电脚电连接以馈送信号。

具体实施时，该架体为中空方形框架，该多个安装部沿该架体的周向均匀分布，该架体顶端向上延伸两对顶部连接片，该架体底端向下延伸两对底部连接片，该第二固定部为四个凸台，每一凸台分别设置在对应的顶部连接片上；该第一组装部包括第一定位柱、第二定位柱、第一固定扣以及第二固定扣，该第一定位柱和第二定位柱设置在相对的一组底部连接片上，该第一固定扣和第二固定扣设置在相对的另一组底部连接片上。

在辐射片与绝缘支架连接的实施例中，该第一固定部对应该凸台设置为四个，每一第一固定部包括若干锯齿弹角，每一凸台插入该若干锯齿弹角之间的安装槽，使该若干锯齿弹角产生弹性变形力并方向将对应的凸台卡紧固定。

关于绝缘支架的组装结构，该第二组装部包括设置在该馈电网络线路板的第一定位孔、第二定位孔、第一卡槽以及第二卡槽，组装时，该第一定位柱预先定位在第一定位孔，该第二定位柱预先定位在第二定位孔，按压该绝缘支架，即可将该第一固定扣连接在该第一卡槽内，该第二固定扣连接在该第二卡槽内。

其中，该馈电片为四个，每一馈电片包括第一馈电体、与该第一馈电体连接的第二馈电体以及第三馈电体，该馈电脚设置在该第二馈电体底端，该第三馈电体从该第一馈电体的一侧向下延伸而成；该安装部对应馈电片也设置为四个，每一安装部包括收容套以及形成在该收容套顶端的定位卡扣，该定位卡扣一侧设有插槽，该收容套的中部形成馈电通道，该馈电通道的形状与该第二馈电体的外形相同，该第二馈电体穿过对应馈电通道，该第三馈电体收容在该插槽中，以从第一维度和第二维度限制对应馈电片的自由度；该定位卡扣压紧对应的第一馈电体，用于从第三维度限制对应馈电片的自由度。

在馈电网络的连接中，该馈电网络线路板上对应四个馈电片设置四个极化功分线路，该四个极化功分线路的极化方向为+/-45度，该四个极化功分线路的连接端分别与对应馈电片的馈电脚通过焊接方式连接。

优选地，该辐射片为方形或者圆形的金属薄片，该辐射片的厚度小于0.2毫米；每一馈电片为金属薄片，由铝合金电镀而成或者洋白铜制作而成；该锯齿弹角采用线切割工艺或者冲压工艺制作而成。

该绝缘支架由塑料注塑一体成型工艺制作而成。

第二方面，本发明实施例提供了一种轻量化阵列天线，包括馈电网络线路板以及焊接在该馈电网络线路板上的若干前述轻量化天线振子单元。

第三方面，本发明实施例提供了一种天线振子单元的装配方法，包括以下步骤：

将多个馈电片插入绝缘支架对应的安装部并扣紧在对应安装部上，同时使每一馈电片底端的馈电脚伸出对应安装部；

通过馈电网络线路板的第一组装部与该缘支架底端的第二组装部固定配合，将装有馈电片的绝缘支架安装至该馈电网络线路板；

将多个馈电片和该馈电网络线路板的馈电网络通过该馈电脚焊接连接以馈送信号；

通过辐射片的第一固定部与绝缘支架顶端的第二固定部配合，将该辐射片安装至该绝缘支架上。

本发明实施方式的有益效果是：本实施例的轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线振子单元装配方法，采用轻质绝缘的支架来组装辐射片以及馈电片以减少每个天线振子单元的重量。并且，辐射片的安装采用弹性的第一固定部，比如，锯齿弹角，与支架的第二固定部直接插接即可，提高组装效率。本实施例的轻量化天线振子单元、阵列天线以及天线振子单元装配方法，各个馈电片通过对应的安装部稳定支撑在支架上再一次性连接至馈电网络线路板，使得后续焊接作业效果更好以保证产品稳定性；并且馈电焊接点仅用于连接馈电片，馈电焊接点少。本实施例的轻量化天线振子单元、阵列天线以及天线振子单元装配方法，多个安装部沿该架体的周向均匀分布以获得更好极化性能。本实施例的轻量化天线振子单元通过第一组装部配合第二组装部可稳固地预安装在馈电网络线路板上，适于后续自动化生产加工并且组装精度高。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的立体分解结构示意图；

图3是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的第一固定部放大结构示意图；

图4是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的馈电片的放大结构示意图；

图5是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的绝缘支架的第一视角结构示意图；

图6是本发明实施例提供的轻量化天线振子单元的绝缘支架的第二视角结构示意图；以及

图7是本发明实施例提供的轻量化阵列天线的结构示意图；以及

图8是本发明实施例提供的天线振子单元的装配方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图2以及图7，本发明涉及轻量化天线振子单元、使用该天线振子单元的阵列天线以及天线振子单元装配方法，该阵列天线由若干天线振子单元1-6焊接至馈电网络线路板11上制成，适用于5G大规模阵列天线。

总的来说，每一轻量化天线振子单元包括辐射片10、绝缘支架12以及多个馈电片。本发明的天线振子单元以及阵列天线采用轻质绝缘的支架来组装辐射片10以及多个馈电片。并且，辐射片10的安装采用操作方便的弹性卡扣方式与绝缘支架12的第二固定部直接高效插接。馈电片由安装部稳定支撑在绝缘支架12上再焊接至馈电网络线路板11，并且馈电焊接点仅用于连接馈电片，馈电焊接点少。该安装部沿该架体128的周向均匀分布以获得更好的天线极化性能。该轻量化天线振子单元通过第一组装部配合设置在该馈电网络线路板11上的第二组装部可快速稳固地实现预安装，以利于后续自动化生产加工。

该阵列天线的该轻量化天线振子单元设置为塑料注塑一体成型的绝缘支架12，并在该支架上部安装辐射片10，且将四个馈电片的极化方向设置为±45°，保证了天线振子单元的多极化、多频段、高功率容量、组阵抗干扰能力强的特征，尺寸精度高。

实施例1

请参考图7，本实施例涉及轻量化阵列天线以及天线振子单元。

请一并参考图2，该阵列天线包括馈电网络线路板11以及焊接在该馈电网络线路板11上的若干天线振子单元。比如图7所示的天线振子单元1、天线振子单元2、天线振子单元3、天线振子单元4、天线振子单元5以及天线振子单元6。

请一并参考图2，每一天线振子单元包括辐射片10、绝缘支架12以及多个馈电片。本实施例中为四个馈电片，以下基于第一馈电片13进行介绍，其它馈电片结构相同。

该绝缘支架12包括架体128以及设置在该架体128上的多个安装部、第二固定部以及第一组装部。

请一并参考图5，该第二固定部为凸伸在架体128上方的四个凸台，该凸台对应辐射片10上的锯齿弹角设置。包括第一凸台122A、第二凸台122B、第三凸台122C以及第四凸台122D。

该架体128为中空方形框架，该多个安装部沿该架体128的周向均匀分布，该架体顶128端向上延伸两对顶部连接片，比如顶部连接片1281。该架体128底端向下延伸两对底部连接片，比如，底部连接片1283以及底部连接片1284。该第二固定部为四个凸台，每一凸台分别设置在对应的顶部连接片上。比如第一凸台122A设置在该顶部连接片1281上。

该第一组装部包括设置在该架体128底端的第一定位柱1251、第二定位柱1252、第一固定扣1261以及第二固定扣1262。

该第一定位柱和第二定位柱设置在相对的一组底部连接片上，比如该第一定位柱设置在该底部连接片1283上。该第一固定扣和第二固定扣设置在相对的另一组底部连接片上。比如该第一固定扣1261设置在该底部连接片1284上。

该馈电网络线路板11对应每一天线振子单元设置与该第一组装部配合的第二组装部。

该馈电网络线路板11在与天线振子单元相反的一面上对应每个天线振子单元设置四个极化功分线路。该四个极化功分线路的连接端分别与对应馈电片的馈电脚焊接以实现馈电连接，比如其中一极化功分线路的连接端111。本实施例中，该四个极化功分线路的极化方向为+/-45度。

如图2所示，该第二组装部包括设置在该馈电网络线路板11的第一定位孔113、第二定位孔、第一卡槽112以及第二卡槽。

在天线振子单元与馈电网络线路板11的装配过程中，该第一定位柱1251预先定位在第一定位孔113，该第二定位柱1252预先定位在第二定位孔(被遮挡)，按压该绝缘支架12，即可将该第一固定扣1261卡紧在该第一卡槽112内，该第二固定扣1262卡紧在该第二卡槽内。

以下介绍该天线振子单元的结构：

请参考图2，该天线振子单元包括一辐射片10、一绝缘支架12、四个馈电片以及该馈电网络线路板11。如图2所示，该四个馈电片为第一馈电片13、第二馈电片、第三馈电片以及第四馈电片。以下基于第一馈电片13进行介绍，其它馈电片结构相同。

如图6所示，该绝缘支架12包括架体128以及设置在该架体128上的多个安装部、第二固定部以及第一组装部。该安装部对应馈电片设置，包括第一安装部124A、第二安装部124B、第三安装部124C以及第四安装部124D。

本实施例中，该辐射片10为方形或者圆形的金属薄片，该辐射片10的厚度小于0.2毫米。该辐射片10上设置弹性的第一固定部。作为第一固定部的一实施例，该第一固定部包括至少两个锯齿弹角101，该锯齿弹角101采用线切割工艺或者冲压工艺制作而成。本实施例中，该辐射片10上设置四个锯齿弹角。

如图3所示，每一锯齿弹角包括若干触片，比如第一触片1011、第二触片1012以及第三触片1013。多个触片之间以及中心位置形成插接间隙1015。

在组装该辐射片10时，将绝缘支架12顶部的四个凸台插入该辐射片10上的四个锯齿弹角中。每个锯齿弹角的角边受外力发生变形，锯齿弹角101的角边反向卡住对应的凸台。利用该辐射片10的多个锯齿弹角与绝缘支架12的凸台卡合实现该辐射片10的安装固定。该绝缘支架12的下部设置第一组装部用于将天线振子单元整体预安装在该馈电网络线路板11上。

该多个安装部124A-124D沿该架体128的周向均匀分布以获得更好天线极化性能。

本实施例中，以第一安装部124A和第二安装部124B为例介绍结构，其它安装部结构相同。该第一安装部124A包括收容套129以及形成在该收容套129顶端的定位卡扣121，定位卡扣121一侧设有插槽123。收容套的中部形成馈电通道，比如第二安装部124B的馈电通道127，该馈电通道的形状与第二馈电体的外形相同。该第二馈电体穿过对应馈电通道，该第三馈电体131收容在该插槽中，以从第一维度和第二维度限制对应馈电片的自由度；该定位卡扣压紧对应的第一馈电体，用于从第三维度限制对应馈电片的自由度。

每一馈电片为金属薄片，由铝合金电镀而成或者洋白铜制作而成。

如图4所示，该第一馈电片13包括第一馈电体132、第二馈电体135以及第三馈电体131。该馈电脚133设置在该第二馈电体135底端，该第三馈电体131从该第一馈电体132的一侧向下延伸而成。

该第一馈电片13收容在对应的第一安装部124A中并使第一馈电片13的馈电脚133伸出第一安装部124A，该第一固定部与该第二固定部配合将该辐射片10安装至该绝缘支架12。

该第一组装部用于配合设置在该馈电网络线路板11的第二组装部将天线振子单元预固定在该馈电网络线路板11上，包括设置在该架体128底端的第一定位柱1251、第二定位柱1252、第一固定扣1261以及第二固定扣1262。

该绝缘支架12的四个安装部形成的四个馈电通道也沿该架体128的周向均匀分布，每个馈电通道上部的定位卡扣扣紧对应馈电片的第一馈电体。组装时，将馈电片插入对应馈电通道，当馈电片插到底部后该定位卡扣将馈电片固定，每个馈电通道一侧的插槽均设置斜角以方便馈电片插入。

生产组装时，将四个馈电片分别插入塑料支架的插槽预固定，然后将塑料支架直接插入馈电网络线路板11上，塑料支架底部的第一定位柱1251、第二定位柱1252与馈电网络线路板11的第一定位孔、第二定位孔配合。该绝缘支架12底部的第一固定扣1261以及第二固定扣1262固定于该馈电网络线路板11上的第一卡槽以及第二卡槽内，其后分别将四个馈电片的馈电脚与馈电网络线路板11上四个极化方向为+/-45度的极化功分线路的连接端焊接在一起以实现馈电连接，最后将该辐射片10插入绝缘支架12顶部的四个第一凸台、第二凸台、第三凸台以及第四凸台中，从而完成一个天线振子单元的组装。

实施例2

请参考图8，所示为本实施例的天线振子单元的装配方法，主要包括以下步骤：

步骤101：将多个馈电片插入绝缘支架对应的安装部并扣紧在对应安装部上，同时使每一馈电片底端的馈电脚伸出对应安装部；

步骤102：通过馈电网络线路板的第一组装部与该缘支架底端的第二组装部固定配合，将装有馈电片的绝缘支架安装至该馈电网络线路板；

步骤103：将多个馈电片和该馈电网络线路板的馈电网络通过该馈电脚焊接连接以馈送信号；

步骤104：通过辐射片的第一固定部与绝缘支架顶端的第二固定部配合，将该辐射片安装至该绝缘支架上。

本实施例的轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线振子单元装配方法，采用轻质绝缘的支架来组装辐射片10以及馈电片以减少每个天线振子单元的重量。并且，辐射片10的安装采用弹性的第一固定部，比如，锯齿弹角，与支架的第二固定部直接插接即可，提高组装效率。本实施例的轻量化天线振子单元以及阵列天线，各个馈电片通过对应的安装部稳定支撑在支架上再连接至馈电网络线路板11，使得后续焊接作业效果更好以及产品稳定性；并且馈电焊接点仅用于连接馈电片，馈电焊接点少。本实施例的轻量化天线振子单元以及阵列天线多个安装部沿该架体128的周向均匀分布以获得更好极化性能。本实施例的轻量化天线振子单元通过第一组装部配合第二组装部可稳固地预安装在馈电网络线路板11上，适于后续自动化生产加工自动化生产并且组装精度高，同时该天线振子单元适用于制作5G大规模阵列天线。

另外，本实施例的轻量化天线振子单元、轻量化阵列天线以及天线振子单元装配方法，天线振子单元中的辐射片10采用不锈钢薄板，该绝缘支架12为工程塑料，馈电片为小尺寸金属薄片，总体设计可减轻天线振子单元的重量以及降低天线制作成本。此外，本实施例的轻量化天线振子单元以及馈电网络线路板11之间的多个零件均为卡扣一次性固定，而且仅有四处必须的馈电焊点，焊点少，易于自动化生产组装，装配误差小，天线性能一致性好；整个天线单元重量轻，成本低，自动化程度高。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轻量化天线振子单元，其特征在于，包括一辐射片、一绝缘支架多个馈电片以及馈电网络线路板，所述辐射片上设置弹性的第一固定部，所述绝缘支架包括架体以及设置在所述架体上的多个安装部、第二固定部以及第一组装部，所述第二固定部设于所述架体的顶端，所述第一组装部设于所述架体的底端，每一馈电片收容在对应的安装部中并使馈电片底端的馈电脚伸出安装部，所述第一固定部与所述第二固定部配合将所述辐射片安装至所述绝缘支架上，所述馈电网络线路板包括第二组装部和馈电网络，所述第二组装部与所述第一组装部固定配合将所述绝缘支架安装至所述馈电网络线路板，所述馈电网络与所述馈电脚电连接以馈送信号。

2.根据权利要求1所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述架体为中空方形框架，所述多个安装部沿所述架体的周向均匀分布，所述架体顶端向上延伸两对顶部连接片，所述架体底端向下延伸两对底部连接片，所述第二固定部为四个凸台，每一凸台分别设置在对应的顶部连接片上；所述第一组装部包括第一定位柱、第二定位柱、第一固定扣以及第二固定扣，所述第一定位柱和第二定位柱设置在相对的一组底部连接片上，所述第一固定扣和第二固定扣设置在相对的另一组底部连接片上。

3.根据权利要求2所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述第一固定部对应所述凸台设置为四个，每一第一固定部包括若干锯齿弹角，每一凸台插入所述若干锯齿弹角之间的安装槽，使所述若干锯齿弹角产生弹性变形力并方向将对应的凸台卡紧固定。

4.根据权利要求2所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述第二组装部包括设置在所述馈电网络线路板的第一定位孔、第二定位孔、第一卡槽以及第二卡槽，组装时，所述第一定位柱预先定位在第一定位孔，所述第二定位柱预先定位在第二定位孔，按压所述绝缘支架，即可将所述第一固定扣连接在所述第一卡槽内，所述第二固定扣连接在所述第二卡槽内。

5.根据权利要求1所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述馈电片为四个，每一馈电片包括第一馈电体、与所述第一馈电体连接的第二馈电体以及第三馈电体，所述馈电脚设置在所述第二馈电体底端，所述第三馈电体从所述第一馈电体的一侧向下延伸而成；所述安装部对应馈电片也设置为四个，每一安装部包括收容套以及形成在所述收容套顶端的定位卡扣，所述定位卡扣一侧设有插槽，所述收容套的中部形成馈电通道，所述馈电通道的形状与所述第二馈电体的外形相同，所述第二馈电体穿过对应馈电通道，所述第三馈电体收容在所述插槽中，以从第一维度和第二维度限制对应馈电片的自由度；所述定位卡扣压紧对应的第一馈电体，用于从第三维度限制对应馈电片的自由度。

6.根据权利要求5所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述馈电网络线路板上对应四个馈电片设置四个极化功分线路，所述四个极化功分线路的极化方向为+/-45度，所述四个极化功分线路的连接端分别与对应馈电片的馈电脚通过焊接方式连接。

7.根据权利要求3所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述辐射片为方形或者圆形的金属薄片，所述辐射片的厚度小于0.2毫米；每一馈电片为金属薄片，由铝合金电镀而成或者洋白铜制作而成；所述锯齿弹角采用线切割工艺或者冲压工艺制作而成。

8.根据权利要求1所述的轻量化天线振子单元，其特征在于，所述绝缘支架由塑料注塑一体成型工艺制作而成。

9.一种轻量化阵列天线，其特征在于，包括馈电网络线路板以及焊接在所述馈电网络线路板上的如权利要求1-8任意一项所述的若干轻量化天线振子单元。

10.一种天线振子单元的装配方法，包括以下步骤：

将多个馈电片插入绝缘支架对应的安装部并扣紧在对应安装部上，同时使每一馈电片底端的馈电脚伸出对应安装部；

通过馈电网络线路板的第一组装部与所述缘支架底端的第二组装部固定配合，将装有馈电片的所述绝缘支架安装至所述馈电网络线路板；

将多个馈电片和所述馈电网络线路板的馈电网络通过所述馈电脚焊接连接以馈送信号；

通过辐射片的第一固定部与绝缘支架顶端的第二固定部配合，将所述辐射片安装至所述绝缘支架上。