CN110323558B - 一种宽带偶极子 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种宽带偶极子，宽带偶极子包括反射板及安装在反射板一侧面上的辐射单元，辐射单元包括一辐射组件、馈电巴伦和匹配网络，辐射组件通过馈电巴伦与匹配网络电连接，匹配网络固定于反射板上，辐射组件整体呈向远离反射板方向拱起的曲面结构，辐射组件包括柔性辐射基体和绝缘支撑件，辐射基体贴合固定于绝缘支撑件上，绝缘支撑件与反射板固定连接。本发明可达到极小空间实现宽带性能的效果。

Description

一种宽带偶极子

技术领域

本发明涉及一种移动通信领域，应用于天线网络系统，尤其是涉及一种用做基站天线的宽带偶极子。

背景技术

随着通信行业的快速发展，对天线性能的要求越来越高。要求天线在有限的空间，很宽的频段内依然有很好的匹配及方向图特性。所以目前研究的热点集中在宽频带、小型化等方面。

其中偶极子天线具有结构简单，性能稳定，工作频带宽，易于大规模生产等一系列优点，在天线系统中得到了广泛的应用。但是现有偶极子高度一般为中心频点1/4波长，剖面相对较高，不易于小型化，若在较低剖面下，工作带宽极窄，无法实现宽频工作；同时宽带偶极子一般要求辐射单元在宽度方向有足够的尺寸，而在宽度和高度均受限的情况下，性能将进一步恶化。

因此，提供一种在外径尺寸有限的情况下有效提高天线带宽的宽带偶极子天线实为必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低剖面强耦合的宽带偶极子。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种宽带偶极子，其包括反射板及安装在反射板一侧面上的辐射单元，所述辐射单元包括一辐射组件、馈电巴伦和匹配网络，所述辐射组件通过馈电巴伦与匹配网络电连接，所述匹配网络固定于反射板上，所述辐射组件整体呈向远离反射板方向拱起的曲面结构，所述辐射组件包括柔性辐射基体和绝缘支撑件，所述辐射基体贴合固定于绝缘支撑件上，所述绝缘支撑件与反射板固定连接。

优选地，所述辐射组件和反射板之间形成有中空的安装空间，所述匹配网络及部分馈电巴伦位于所述安装空间内。

优选地，所述匹配网络所在平面与反射板所在平面平行，所述馈电巴伦所在平面与匹配网络所在平面垂直，且其一端固定于匹配网络上，另一端穿出所述辐射组件。

优选地，所述馈电巴伦远离匹配网络的一端上形成两个馈电凸起，所述馈电凸起穿出所述辐射组件，所述馈电巴伦通过所述馈电凸起与柔性辐射基体、匹配网络形成馈电回路。

优选地，所述辐射组件为双极天线。

优选地，所述反射板的另一侧也设置一所述辐射单元，两个所述辐射单元背靠背组阵，实现空间全向辐射。

优选地，所述反射板在其相对的两侧沿宽度方向各开设一耦合槽，两个所述辐射单元之间通过所述耦合槽获得强互耦，达到展宽阻抗带宽的作用。

优选地，反射板上的所述耦合槽位于所述辐射组件的下方，且与反射板两侧的两个匹配网络均相错位。

优选地，反射板两侧的两个匹配网络之间通过U型转接件穿过反射板相电连接。

优选地，所述辐射组件至少为圆弧曲面、方形曲面、椭圆曲面、喇叭曲面中的一种。

优选地，所述柔性辐射基体和绝缘支撑件通过塑料铆钉铆合。

优选地，所述辐射基体为柔性PCB板，所述绝缘支撑件为塑料支撑件，所述匹配网络为PCB板。

本发明的有益效果是：

1、本发明的辐射单元设计为曲面共形结构，能够在减小辐射单元宽度的前提下有效展宽天线的工作带宽。

2、本发明使用柔性PCB板作为辐射单元，易于共形，稳定性高且装配简单。

3、本发明反射板两侧相同的辐射单元设计，可实现空间全向辐射。

4、本发明通过在反射板适当位置开槽，获得振子间理想的元间强互耦，有效降低辐射剖面(本发明辐射单元与反射板的距离大约为中心频点1/10波长)，实现小型化，达到极小空间实现宽带性能的目的。

5、本发明的振子臂上可蚀刻不同形式的曲流特征(即开槽)，进一步提高带宽及小型化。

6、辐射单元固定在塑料支撑件上，塑料支撑起到固定辐射单元的作用，及保护辐射单元的焊点结构，防止天线震动对天线造成损伤。

7、本发明在馈电巴伦上设置两个馈电凸起，馈电巴伦通过这两个馈电凸起与辐射基体、匹配网络之间可形成两路馈电回路。

8、反射板正反面的两组匹配网络通过U型转接件完成电连接，此结构件大大简化了上下两层匹配网络的连接复杂度，同时保证良好的电气性能。

附图说明

图1是本发明宽带偶极子的结构示意图；

图2、图3是本发明宽带偶极子不同角度的分体结构示意图；

图4是本发明宽带偶极子的爆炸结构示意图；

图5是本发明反射板的结构示意图；

图6是本发明宽带偶极子露出U型转接件后的侧视结构示意图；

图7是本发明宽带偶极子安装单个辐射单元的俯视结构示意图；

图8是图7中A-A方向的剖视结构示意图。

附图标记：

100、反射板，101、固定凹槽，102、耦合槽，103、安装区域，104、转接槽，200、辐射单元，201、辐射组件，202、馈电巴伦，203、匹配网络，204、绝缘支撑件，205、柔性辐射基体，206、固定凸起，207、固定孔，208、馈电凸起，209、通孔，300、安装空间，400、U型转接件。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种宽带偶极子，采用曲面共形结构，能够在减小辐射单元宽度的前提下有效展宽天线的工作带宽。

结合图1～图4所示，本发明实施例所揭示的一种宽带偶极子，包括反射板100及对称安装于反射板100正反两面上的两个辐射单元200，每个辐射单元200包括一辐射组件201、馈电巴伦202和匹配网络203，辐射组件201通过馈电巴伦202与匹配网络203电连接，匹配网络203固定于反射板100上。

具体地，如图4所示，辐射组件201整体呈向远离反射板100方向拱起的曲面结构，以形成可曲面共形(如与天线外罩)的辐射单元，通过曲面共形，能够减小辐射单元的宽度，进而使得本发明能够在减小辐射单元宽度的前提下有效展宽天线的工作带宽。实施时，辐射组件201可选用圆弧曲面，或用方形曲面、椭圆曲面或喇叭曲面等其他形状的曲面来替代，根据与之共形的对象的曲面形状不同而不同。

如图4所示，辐射组件201具体包括绝缘支撑件204和柔性辐射基体205，绝缘支撑件204的下端固定于反射板100上，且其表面呈向远离反射板100方向拱起的上述曲面结构。本实施例中，绝缘支撑件204的下端与反射板100插接固定，具体地，结合图4和图5所示，绝缘支撑件204的下端形成至少一固定凸起206，反射板100上形成与固定凸起206相配合的固定凹槽101，绝缘支撑件204的固定凸起206插入到相应的固定凹槽101内，实现绝缘支撑件204与反射板100的固定。这里，绝缘支撑件204起到固定辐射组件201的作用，从而防止天线震动对天线造成损伤。实施时，绝缘支撑件204可采用塑料支撑件或者其他绝缘材质的支撑件，只要能实现固定柔性辐射基体205的功能即可。

柔性辐射基体205贴合固定于绝缘支撑件204上，本实施例中，柔性辐射基体205采用柔性PCB板，易于共形，且稳定性高、装配简单。且，柔性辐射基体205和绝缘支撑件204之间通过塑料铆钉铆合，具体地，如图4所示，柔性辐射基体205靠近其下端的表面上设有至少一固定孔(图未示)，绝缘支撑件204的对应位置也设有相应的至少一固定孔207，塑料铆钉穿过这两固定孔207将柔性辐射基体205和绝缘支撑件204铆合。本实施例中，辐射组件为双极天线。

辐射组件201固定到反射板100上后，与反射板100之间形成有中空的安装空间300，匹配网络203及部分馈电巴伦202位于该安装空间300内。具体地，匹配网络203固定于反射板100上，且匹配网络203所在平面与反射板100所在平面平行。实施时，匹配网络203可通过相应的固定结构固定，如螺钉固定。

馈电巴伦202所在平面则与匹配网络203所在平面垂直，且其一端固定于匹配网络203上，如可通过焊接方式固定；另一端则穿出辐射组件201，具体地，结合图3、图4和图6所示，馈电巴伦202远离匹配网络203的一端(即这里的另一端)上形成至少一个馈电凸起208，该馈电凸起208穿出辐射组件201。本实施例中，绝缘支撑件204和柔性辐射基体205上均开设有供馈电凸起208穿出的通孔209，馈电凸起208通过该通孔209穿出辐射组件201。优选地，本实施例在馈电巴伦202上设置两个馈电凸起208，这样，馈电巴伦202通过这两个馈电凸起208与柔性辐射基体205、匹配网络203之间可形成馈电回路。实施时，匹配网络203和馈电巴伦202可为PCB板。

两个辐射单元200在反射板100的两侧对称设置，背靠背组阵，可实现空间的全向辐射。本实施例中，结合图4和图5所示，反射板100在其相对的两侧(如图4中所示的上侧和下侧)沿宽度方向各开设一耦合槽102，两个辐射单元200之间通过该耦合槽102获得强互耦，达到展宽阻抗带宽的作用。优选地，耦合槽102位于辐射组件201的下方，且与反射板100两侧的两个匹配网络203均相错位，即反射板100的两个耦合槽102之间形成供上下两个供匹配网络203安装的安装区域103，两个匹配网络203各安装在反射板100对应侧的安装区域103上，且两个匹配网络203的宽度均小于等于安装区域103的宽度，这样，就可以使匹配网络203与耦合槽102之间完全错位开，不会影响单元组件的装配关系。且反射板100适当位置开槽的结构，可以显著影响元间互耦的量级，获得理想的元间强互耦，对于天线的匹配性能有极大改善作用，此举可以有效降低辐射剖面(本发明辐射单元与反射板的距离大约为中心频点1/10波长)，实现小型化，达到极小空间实现宽带性能的目的。

另外，上下两个匹配网络203之间相电连接，本实施例中，两个匹配网络203之间通过U型转接件400相电连接。具体地，结合图5～图8所示，反射板100上开设有供U型转接件400穿过的转接槽104，U型转接件400穿过该转接槽104，一端与上匹配网络203相电连接，另一端与下匹配网络203电连接，从而将反射板100两侧的两个匹配网络203连接起来。本发明采用的用于上下两部分匹配网络203转接的该U型转接件400结构，大大简化了上下两层匹配网络203的连接复杂度，同时保证良好的电气性能。

优选地，绝缘支撑件204除起到固定辐射组件201作用外，还可以保护馈电巴伦202与匹配网络203的焊点结构。因为，本实施例中，绝缘支撑件204安装于反射板100上，而馈电巴伦202卡持于绝缘支撑件204和反射板100之间，馈电巴伦202与匹配网络203焊接，因此馈电巴伦202与匹配网络100的焊接点不受天线震荡而影响。

优选地，辐射组件201上可开设至少一条槽线(图未示)，该槽线可以是多种形式的，如直线形、曲线形等，辐射组件201上蚀刻不同形式的曲流特征(即开槽)，可以进一步提高带宽及小型化。

作为可替换的另一实施例，也可以在反射板100的一侧设置多个上述辐射单元200，与上述辐射单元200结构相似，辐射组件201为曲面共形的结构或平面结构，具体可参照上述描述，这里不做赘述。通过拉近平面间阵元间距或添加周期性表面结构来获得平面强互耦。类似的，利用元间强互耦获得与上述背靠背形式相似的带宽拓展特性，与所述发明属于同一技术点的另一实现形式。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种宽带偶极子，其包括反射板，所述反射板两侧分别设置有辐射单元，所述每一辐射单元包括一辐射组件、馈电巴伦和匹配网络，所述辐射组件通过馈电巴伦与匹配网络电连接，所述匹配网络固定于反射板上，其特征在于，所述辐射组件整体呈向远离反射板方向拱起的曲面结构，所述辐射组件包括柔性辐射基体和绝缘支撑件，所述辐射基体贴合固定于绝缘支撑件上，所述绝缘支撑件与反射板固定连接；所述反射板上开设有耦合槽，两个所述辐射单元之间通过所述耦合槽互耦。

2.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述辐射组件和反射板之间形成有中空的安装空间，所述匹配网络及部分馈电巴伦位于所述安装空间内。

3.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述匹配网络所在平面与反射板所在平面平行，所述馈电巴伦所在平面与匹配网络所在平面垂直，且其一端固定于匹配网络上，另一端穿出所述辐射组件。

4.根据权利要求3所述的宽带偶极子，其特征在于，所述馈电巴伦远离匹配网络的一端上形成两个馈电凸起，所述馈电凸起穿出所述辐射组件，所述馈电巴伦通过所述馈电凸起与柔性辐射基体、匹配网络形成馈电回路。

5.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述辐射组件为双极天线。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的宽带偶极子，其特征在于，所述两个所述辐射单元背靠背组阵，实现空间全向辐射。

7.根据权利要求6所述的宽带偶极子，其特征在于，所述反射板在其相对的两侧沿宽度方向各开设一耦合槽。

8.根据权利要求7所述的宽带偶极子，其特征在于，反射板上的所述耦合槽位于所述辐射组件的下方，且与反射板两侧的两个匹配网络均相错位。

9.根据权利要求6所述的宽带偶极子，其特征在于，反射板两侧的两个匹配网络之间通过U型转接件穿过反射板相电连接。

10.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述辐射组件至少为圆弧曲面、方形曲面、椭圆曲面、喇叭曲面中的一种。

11.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述柔性辐射基体和绝缘支撑件通过塑料铆钉铆合。

12.根据权利要求1所述的宽带偶极子，其特征在于，所述辐射基体为柔性PCB板，所述绝缘支撑件为塑料支撑件，所述匹配网络为PCB板。