CN110247182B - 辐射件及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了辐射件及天线，其中，辐射件由方形板经过N阶分形形成，N为整数，且N≥3，N阶分形具体为：一阶分形，在方形板四个边缘的中部分别向方形板的中心开设第一镂空槽，第一镂空槽的长度为方形板的边长的四分之一与第一镂空槽的宽度的二分之一的和，方形板由四个第一镂空槽区隔为四个一阶方形；二阶分形，在每个一阶方形四个边缘的中部分别向所述一阶方形的中心开设第二镂空槽，第二镂空槽的长度为一阶方形的边长的四分之一与第一镂空槽的宽度的二分之一的和，一阶方形由四个第二镂空槽区隔为三个二阶方形；二阶分形后的结构按照二阶分形的方法继续分形形成N阶分形。本发明提供的辐射件具有在同样的工作频率下面积小的优点。

Description

辐射件及天线
【技术领域】
本发明涉及天线领域，尤其涉及一种辐射件以及一种采用该辐射件的天线。
【背景技术】
传统的天线的辐射件采用常规几何形状设计，辐射件的面积需要达到工作频率波长的一半左右，由于辐射件的面积较大，在组阵时，辐射件之间间隔距离有限，导致辐射件之间隔离度较差，系统的整体性能下降。
【发明内容】
本发明的目的之一在于提供一种辐射件，其可以缩小面积的情况下满足同样的工作频率。本发明的目的之二在于提供一种天线，该天线采用如上所述的辐射件。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种辐射件，应用于天线，所述辐射件由方形板经过N阶分形形成，N为整数，且N≥3，所述N阶分形具体为：
a、一阶分形，在所述方形板四个边缘的中部分别向所述方形板的中心开设第一镂空槽，所述第一镂空槽的长度为所述方形板的边长的四分之一与所述第一镂空槽的宽度的二分之一的和，所述方形板由四个所述第一镂空槽区隔为四个一阶方形；
b、二阶分形，在每个所述一阶方形四个边缘的中部分别向所述一阶方形的中心开设第二镂空槽，所述第二镂空槽的长度为所述一阶方形的边长的四分之一与所述第一镂空槽的宽度的二分之一的和，所述一阶方形由四个所述第二镂空槽区隔为三个二阶方形；
二阶分形后的结构按照二阶分形的方法继续分形形成N阶分形。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种天线，包括：
馈电单元，包括接地层和两个差分馈电线路，每个所述差分馈电线路包括一个输入端和两个输出端；
第一辐射单元，包括所述辐射件；
第二辐射单元，包括四个馈电件和四个分别与所述馈电件间隔设置的接地件，每个所述馈电件的一端与一个所述差分馈电线路的一个输出端连接、另一端呈U形延伸并与辐射件间隔设置以对所述辐射件耦合馈电，每个所述接地件的一端与所述辐射件连接、另一端与所述接地层连接。
作为一种改进方式，所述馈电单元还包括馈电介质板，所述差分馈电线路和所述接地层设于所述馈电介质板，一个所述差分馈电线路的两个输出端所在的直线与另一个差分馈电线路的两个输出端所在的直线垂直。
作为一种改进方式，所述馈电介质板包括朝向所述第二辐射单元的第一表面和与所述第一表面相背设置的第二表面，所述接地层包括设于所述第一表面的第一接地层和设于所述第二表面的第二接地层，所述第一接地层与所述第二接地层连通，所述第一接地层或者所述第二接地层设有净空区，所述差分馈电线路设于所述净空区。
作为一种改进方式，所述第二接地层设有净空区，所述差分馈电线路设于所述净空区内，所述第一接地层设有与两个所述差分馈电线路的四个输出端一一对应的四个净空槽，所述净空槽内设有焊盘，所述馈电件与所述焊盘相接。
作为一种改进方式，所述第一辐射单元还包括第一介质板，所述辐射件设于所述第一介质板，定义以所述辐射件的中点为原点，以所述中点到所述第一镂空槽的距离为半径形成的圆形区域为中心区，四个所述接地件的一端均与所述中心区连接。
作为一种改进方式，所述第二辐射单元还包括两个连接于所述第一介质板与所述馈电介质板之间的第二介质板，两个所述第二介质板呈十字交叉设置，两个所述第二介质板连接形成连接部和从所述连接部往四个方向延伸的延伸部，每个所述延伸部上设置一个所述馈电件。
作为一种改进方式，四个所述馈电件两两互不相对。
作为一种改进方式，定义所述第二介质板与所述馈电介质板连接的一侧为底部，所述第二介质板与所述第一介质板连接的一侧为顶部，每个所述馈电件包括从所述底部往所述顶部方向延伸的第一延伸部、从所述第一延伸部靠近所述顶部的一端往所述底部方向弯折延伸的第二延伸部。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过对辐射片进行分形设计，分形设计后，可以使得同等面积的辐射件的辐射边长得到延伸，使得同等面积的辐射件工作频率更低，也即，如果同样的工作频率，分形之后使得辐射件的面积会比普通的辐射件的面积要小，从而可以起到缩小天线体积的目的，这样，在同样组阵结构的方式下，天线之间的距离得到加大，使得天线之间的隔离度得到提高，达到优化系统性能的目的。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的天线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的天线的爆炸示意图；
图3为图2中A处局部放大示意图；
图4为本发明实施例提供的天线的背面示意图；
图5为图4中B处局部放大示意图；
图6为本发明实施例提供的第二辐射单元的结构示意图；
图7为辐射件一阶分形示意图；
图8为辐射件二阶分形示意图；
图9为辐射件三阶分形示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部……)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。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
请参阅图1－6，本发明实施例提供的一种天线100，包括：
馈电单元10，所述馈电单元10包括馈电介质板11、接地层12和两个差分馈电线路13，每个差分馈电线路13包括一个输入端131和两个输出端132；
第一辐射单元20，所述第一辐射单元20包括第一介质板21和设置于第一介质板21的辐射件22；
第二辐射单元30，所述第二辐射单元30包括第二介质板31、四个设于第二介质板31的馈电件32、以及四个设于第二介质板31并分别与馈电件32间隔设置的接地件33，每个馈电件32的一端与一个差分馈电线路13的一个输出端132连接、另一端呈U形延伸并与辐射件22间隔设置以对辐射件22耦合馈电，每个接地件33的一端与辐射件22连接、另一端与接地层12连接。
该天线100使用时，每个馈电件32与其对应的差分馈电线路13形成一个方向的线极化，整个天线100实现正交双极化。
本实施例通过设置馈电件32和辐射件22采用耦合馈电的方式进行馈电，可以减少焊接点的数量，有利于提升系统的无源互调(PIM)特性；通过设置馈电件32呈U延伸，一方面可以有效延伸馈电件32的电长度，另一方面可以降低天线100的剖面高度，满足客户对基站小型化的要求，提高市场竞争力；通过馈电件32采用差分馈电的方式进行馈电，提高了天线100极化的极化纯度。
需要说明的是，该天线100可以不需要设置第一介质板21和第二介质板31，只要接地件33可以对辐射件22起到支撑作用也是可以的。
作为本实施例的一种改进方式，一个差分馈电线路13的两个输出端132所在的直线与另一个差分馈电线路13的两个输出端132所在的直线垂直。
作为本实施例的一种改进方式，馈电介质板11包括朝向第二辐射单元30的第一表面111和与第一表面111相背设置的第二表面112，接地层12包括设于第一表面111的第一接地层121和设于第二表面112的第二接地层122，第一接地层121与第二接地层122连通，第二接地层122设有净空区123，差分馈电线路13设于净空区123内。可以理解地，差分馈电线路13不局限于设在第二接地层122，例如，在第一接地层121设有所述净空区123，将差分馈电线路13设于第一接地层121也是可以的。进一步地，接地层12不局限于采用上述的设置方式，例如，接地层12只包括第一接地层121或者只包括第二接地层122也是可以的。第一接地层121与第二接地层122具体可以通过金属化过孔连通。
作为本实施例的一种改进方式，第一接地层122设有与两个差分馈电线路13的四个输出端132一一对应的四个净空槽124，净空槽124内设有焊盘125，馈电件32与焊盘125相接。焊盘125通过金属化过孔与差分馈电线路13的输出端132连接。
作为本实施例的一种改进方式，每个差分馈电线路13的输入端131连接一个同轴连接器40，同轴连接器40包括第一导电件41和与第一导电件41同轴间隔设置的第二导电件42，第一导电件41与差分馈电线路13的输入端131电性连接，第二导电件42与第一接地层121连接。
作为本实施例的一种改进方式，第二介质板31连接于馈电介质板11与第一介质板21之间，第二介质板31设有两个，两个第二介质板31呈十字交叉设置，两个第二介质板31连接形成连接部311和从连接部311往四个方向延伸的延伸部312，每个延伸部312上设置一个馈电件32。
作为本实施例的一种改进方式，四个馈电件32两两互不相对。
作为本实施例的一种改进方式，定义第二介质板31与馈电介质板11连接的一侧为底部313，第二介质板31与第一介质板21连接的一侧为顶部314，每个馈电件32包括从底部313往顶部314方向延伸的第一延伸部321、从第一延伸部321靠近顶部314的一端往底部313方向弯折延伸的第二延伸部322。本实施例中，第二延伸部322位于第一延伸部321靠近连接部311的一侧。在其他实施例中，第二延伸部322可以设置为位于第一延伸部321远离连接部311的一侧，具体可以根据实际设计需要而定。
请参阅图7－9，作为本实施例的一种改进方式，辐射件22由方形板200经过N阶分形形成，N为整数，且N≥3，所述N阶分形具体为：
a、一阶分形，在方形板200四个边缘的中部分别向方形板200的中心开设第一镂空槽201，第一镂空槽201的长度为方形板200的边长的四分之一与所述第一镂空槽的宽度的二分之一的和，方形板200由四个第一镂空槽201区隔为四个一阶方形202；
b、二阶分形，在每个一阶方形202四个边缘的中部分别向一阶方形202的中心开设第二镂空槽203，第二镂空槽203的长度为一阶方形202的边长的四分之一与所述第一镂空槽的宽度的二分之一的和，一阶方形202由四个第二镂空槽203区隔为三个二阶方形204；
C、三阶分形，在每个二阶方形204四个边缘的中部分别向二阶方形204的中心开设第三镂空槽205，第三镂空槽205的长度为二阶方形204的边长的四分之一，二方形204由四个第三镂空槽205区隔为三个三阶方形206；
以此类推，二阶分形后的结构按照二阶分形的方法继续分形形成N+2阶分形。
本实施例的辐射件22通过上述的分形方法进行分形后，可以使得同等面积的辐射件22的辐射边长得到延伸，使得同等面积的辐射件22工作频率更低，也即，如果同样的工作频率，分形之后使得辐射件22的面积会比普通的辐射件的面积要小，从而可以起到缩小天线100体积的目的，这样，在同样组阵结构的方式下，天线100之间的距离得到加大，使得天线100之间的隔离度得到提高，达到优化系统性能的目的。测试表明，辐射件22通过设置上述的分形方法进行二阶分形后，在同样的工作频率下，其面积可以缩小约20％，当分形的阶数越高，在同样的工作频率下，其面积可以缩小的越小。
作为本实施例的一种改进方式，定义以辐射件22的中点为原点，以中点到第一镂空槽201的距离为半径形成的圆形区域为中心区221，四个接地件33的一端均与中心区221连接。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种天线，其特征在于，包括：
馈电单元，包括接地层和两个差分馈电线路，每个所述差分馈电线路包括一个输入端和两个输出端；
第一辐射单元，包括辐射件；第二辐射单元，包括相互之间正交设置的四个馈电件和四个分别与所述馈电件间隔设置的接地件，每个所述馈电件的一端与一个所述差分馈电线路的一个输出端连接、另一端呈U形延伸并与所述辐射件间隔设置以对所述辐射件耦合馈电，每个所述接地件的一端与所述辐射件连接、另一端与所述接地层连接；
所述第一辐射单元还包括第一介质板，所述辐射件设于所述第一介质板；所述辐射件由方形板经过N阶分形形成，N为整数，且N≥3，所述N阶分形具体为：
a、一阶分形，在所述方形板四个边缘的中部分别向所述方形板的中心开设第一镂空槽，所述第一镂空槽的长度为所述方形板的边长的四分之一与所述第一镂空槽的宽度的二分之一的和，所述方形板由四个所述第一镂空槽区隔为四个一阶方形；
b、二阶分形，在每个所述一阶方形四个边缘的中部分别向所述一阶方形的中心开设第二镂空槽，所述第二镂空槽的长度为所述一阶方形的边长的四分之一与所述第二镂空槽的宽度的二分之一的和，所述一阶方形由四个所述第二镂空槽区隔为三个二阶方形；
c、三阶分形，在每个二阶方形四个边缘的中部分别向二阶方形的中心开设第三镂空槽，第三镂空槽的长度为二阶方形的边长的四分之一，二阶方形由四个第三镂空槽区隔为三个三阶方形；
二阶分形后的结构按照二阶分形的方法继续分形形成N阶分形；定义以所述辐射件的中点为原点，以所述中点到所述第一镂空槽的距离为半径形成的圆形区域为中心区，四个所述接地件的一端均与所述中心区连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈电单元还包括馈电介质板，所述差分馈电线路和所述接地层设于所述馈电介质板，一个所述差分馈电线路的两个输出端所在的直线与另一个差分馈电线路的两个输出端所在的直线垂直。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述馈电介质板包括朝向所述第二辐射单元的第一表面和与所述第一表面相背设置的第二表面，所述接地层包括设于所述第一表面的第一接地层和设于所述第二表面的第二接地层，所述第一接地层与所述第二接地层连通，所述第一接地层或者所述第二接地层设有净空区，所述差分馈电线路设于所述净空区。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第二接地层设有净空区，所述差分馈电线路设于所述净空区内，所述第一接地层设有与两个所述差分馈电线路的四个输出端一一对应的四个净空槽，所述净空槽内设有焊盘，所述馈电件与所述焊盘相接。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第二辐射单元还包括两个连接于所述第一介质板与所述馈电介质板之间的第二介质板，两个所述第二介质板呈十字交叉设置，两个所述第二介质板连接形成连接部和从所述连接部往四个方向延伸的延伸部，每个所述延伸部上设置一个所述馈电件。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，四个所述馈电件两两互不相对。
7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，定义所述第二介质板与所述馈电介质板连接的一侧为底部，所述第二介质板与所述第一介质板连接的一侧为顶部，每个所述馈电件包括从所述底部往所述顶部方向延伸的第一延伸部、从所述第一延伸部靠近所述顶部的一端往所述底部方向弯折延伸的第二延伸部。
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