CN110649359B - 一种天线引向装置、双极化八木天线及其阵列及全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种天线引向装置，包括若干个引向辐射器和用于支撑引向辐射器的塑料支撑件，塑料支撑件上形成有多个上下分层排布的、收容引向辐射器的安装空间，多层安装空间内安装的引向辐射器的数量可调，且塑料支撑件包括两个可拆卸连接的支撑分件。本发明还揭示了基于上述天线引向装置的双极化八木天线、天线阵列及全向天线。本发明可以实现用较少的天线单元达到较多单元实现的EIRP指标及方向图效果。

Description

一种天线引向装置、双极化八木天线及其阵列及全向天线

技术领域

本发明涉及一种八木天线，尤其是涉及一种优化EIRP的天线引向装置、双极化八木天线及其阵列及全向天线。

背景技术

八木天线从上个世纪20年代发明以来，在各个领域得到了非常广泛的应用，包括军事，探测，电视广播，移动通信等。但是在这近一个世纪的演变过程中，八木天线家族除了各个领域不同频率的要求，天线的体积大小不一样外，并没有引进新成员。

在移动通信中，八木天线也主要充当基站天线，主要应用于小区覆盖。传统八木天线振子通常采用固定层数引向器，不利于灵活控制天线的波束宽度，且传统八木天线的工作频段较窄。另外，传统优化天线EIRP(Effective Isotropic Radiated Power，有效全向辐射功率)的方案采用多单元组阵形式，也不利于阵列天线小型化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种优化EIRP的天线引向装置、双极化八木天线及其阵列及全向天线。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种天线引向装置，包括若干个引向辐射器和用于支撑所述引向辐射器的塑料支撑件，所述塑料支撑件上形成有多个上下分层排布的、收容引向辐射器的安装空间，多层所述安装空间内安装的引向辐射器的数量可调，且所述塑料支撑件包括两个可拆卸连接的支撑分件。

优选地，所述两个支撑分件的结构完全相同。

优选地，所述支撑分件包括固持部和一体成型于固持部上的支撑部，所述支撑部包括多个上、下且同轴分布的支撑体，相邻两个支撑体之间形成半个所述安装空间。

优选地，所述支撑分件之间通过对插结构可拆卸连接，所述对插结构分别形成于两个支撑分件的两个相对的支撑体上。

优选地，所述对插结构包括若干成型于不同支撑体上的凸柱及与所述凸柱配合的固持孔。

优选地，所述支撑分件之间还通过卡扣结构连接，所述卡扣结构包括分别设置于两个支撑分件上且相配合的第一卡扣和第二卡扣。

优选地，所述引向辐射器包括两个正交的条形钣金结构。

本发明还提出了另外一种技术方案：一种双极化八木天线，包括适用于5G频段的天线辐射单元及上述的天线引向装置，所述天线辐射单元位于塑料支撑件的下方。

本发明还提出了另外一种技术方案：一种双极化八木天线，包括至少两个以上上述的双极化八木天线，所述至少两个以上所述双极化八木天线并列排布。

本发明还提出了另外一种技术方案：一种全向天线，包括三组以上沿圆周方向均匀分布的天线单元，每组所述天线单元包括上述的双极化八木天线阵列。

本发明的有益效果是：

1、采用多层引向器，使得本产品的工作频段较宽，且可较好的收窄天线的波束宽度，有效降低天线的旁瓣电平。另外，设计的天线单元体积较小，具有重量轻，结构简单，易于组装和基站天线小型化，并且具有较好的稳定性等优点。

2、多层引向器是可拆卸的，可以选用其多层引向器中的几层(即通过控制引向辐射器的数量)来达到所需要的波束宽度，使得天线的设计具有很大的灵活性。

3、在优化EIRP指标方面，不采用多层引向器则需要3单元，甚至更多单元来达到EIRP的指标，而通过采用多层引向器方案，采用两单元就可以达到所需的EIRP指标，即实现用较少的天线单元达到较多单元实现的EIRP指标及方向图效果。

附图说明

图1、图2是本发明塑料支撑件不同角度的结构示意图；

图3是本发明实施例2双极化八木天线的结构示意图；

图4是本发明实施例1天线引向装置的分体结构示意图；

图5是图4中圈住部分的放大结构示意图；

图6是本发明引向辐射器的结构示意图；

图7是本发明实施例3天线阵列的结构示意图；

图8是本发明实施例3另一替换的天线阵列的结构示意图；

图9是本发明实施例2的方向图；

图10、图11是本发明实施例3的两个替换方案的方向图；

图12、图13是本发明实施例4的两个替换方案的方向图。

附图标记：

100、塑料支撑件，101、支撑分件，102、固持部，103、支撑部，104、固定底板，105、固定孔，106、外固持部，107、内固持部，108、支撑体，109、凸柱，110、固持孔，111、第一卡扣，112、第二卡扣，113、卡扣柱，114、卡接部，115、卡扣部，116、安装空间，117、支撑轴，200、引向辐射器，201、引向辐射部，202、连接部，300、天线辐射单元，400、天线单元。

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天线引向装置、双极化八木天线及其阵列及全向天线，采用多层引向器，通过控制引向器的使用数量控制天线单元的波束宽度；且采用本发明多层引向器，可以实现用较少的天线单元达到较多单元实现的EIRP指标及方向图效果，适用于5G频段天线的使用。

实施例1

结合图1、图2和图4所示，本发明实施例1所揭示的一种天线引向装置，包括一塑料支撑件100和若干个引向辐射器200，其中，塑料支撑件100用于支撑和固定引向辐射器200，具体地，本实施例中，塑料支撑件100包括两个可拆卸连接的支撑分件101，这两个支撑分件101的结构完全相同。

每个支撑分件101包括固持部和一体成型于固持部102上的支撑部103，固持部102的底部形成有固定底板104，固定底板104上开设有固定孔105，用于通过螺钉(图未示)穿过该固定孔105等固定结构固定于天线的反射板(图未示)上。

本实施例中，固持部102包括一体成型的外固持部106和内固持部107，其中，这两个固持部106、107的一端均由上述固定底板104上向上延伸且向侧向弯折形成，外固持部106整体近似呈弧形结构，内固持部107位于外固持部106的内侧，其整体近似呈倒置的L型结构。内、外两个固持部107、106形成的该固持部102结构支撑强度较佳。

支撑部103由固持部102的上部竖直向上延伸形成，本实施例中，支撑部103包括多个上、下且同轴分布的支撑体108，每个支撑体108呈但不限于呈扁平的半圆柱体状，相邻两个支撑体108之间形成半个安装空间。

两个支撑分件101通过至少一组对插结构可拆卸连接，每组对插结构分别形成于两个支撑分件101的两个相对的支撑体108上，本实施例中，在其中一支撑体108上形成一凸柱109和一固持孔110，在与之相对的另一支撑体108上形成分别与凸柱109和固持孔110相配合的固持孔110和凸柱109，相对两个不同支撑体108上的凸柱109和固持孔110构成一组所述对插结构，通过将凸柱109插入到与之相应的固持孔110中，实现两个支撑体108之间的可拆卸连接。具体实施时，对插结构可以根据实际需要设置在至少一组相对的两个支撑体108上，本实施例中，在其中三组相对的支撑体108上设置上述对插结构。

两个支撑分件101之间还通过卡扣结构相连接，结合图5所示，本实施例中，卡扣结构包括分别设置于两个支撑分件101上且相配合的第一卡扣111和第二卡扣112，其中，第一卡扣111和第二卡扣112分别与各自支撑分件101上的支撑体108同轴设置，且，第一卡扣111与第二卡扣112相对的一端面的两侧，分别设置有向靠近第二卡扣112方向延伸形成的一卡扣柱113及一卡接部114，该卡扣柱113的头部向内侧弯折形成一卡扣部115。第二卡扣112上同样设置与第一卡扣111上的卡扣柱113相配合的卡接部114，及与第一卡扣111上的卡接部114相配合的卡扣柱113，卡扣柱113头部同样向内侧弯折形成一卡扣部115，两个卡扣111、112之间分别通过卡扣部115扣接到相应的卡接部114上，形成卡接。两个卡扣111、112与上下与其相邻的两个支撑体108之间也形成半个安装空间。

两个支撑分件101相连接后，形成的塑料支撑件100上则包括多个上下分层排布的、用于收容引向辐射器的安装空间116，该安装空间116即是由上述支撑体108之间形成的两个所述半个安装空间组成的。

一般，每个安装空间116内收容一引向辐射器200，当然，也可根据需要，选择性地在一些安装空间116内设置引向辐射器200，而在其余安装空间内部设置引向辐射器200。这样，可以灵活控制引向辐射器200的数量，通过控制引向辐射器200的数量可以随意控制天线的波束宽度，具有较好的设计灵活性。本实施例中，采用1～10个引向辐射器200数量范围，当然不限于设置这些数量，可根据需要进行增减。

优选地，本实施例中，如图6所示，引向辐射器200包括两个正交的条形钣金结构，且两个钣金结构正交形成四个引向辐射部201，每两个引向辐射部201之间形成一连接部202，四个连接部202也正交。引向辐射器200在安装空间116内，其中一对相对的两个连接部202分别抵接到相应的两个支撑部103的支撑轴117，且四个引向辐射部201均部分裸露于安装空间116外。

实施例2

如图3所示，本发明实施例2所揭示的双极化八木天线，包括上述天线引向装置及天线辐射单元300，本实施例中，天线辐射单元300位于支撑分件101的固持部102的下方，且与固持部102的顶端近似平行。具体实施时，天线辐射单元300和塑料支撑件100均固定于反射板上，这里的天线辐射单元300可采用适用于5G频段的标准偶极子结构形式的天线单元，其也可用适用于5G频段的其他形式的偶极子以及微带天线来代替。

从附图9的方向图结果来看，采用实施例2的双极化八木天线得到的方向图结果，在横坐标角度为60度到-60度(对应实际垂直放置的天线的上仰角30度到上仰角150范围)的电平值有大于-15dB的部分，因此不满足天线输入功率在1W情况下的EIRP要求。

实施例3

结合图7和图8所示，本发明实施例3所揭示的双极化八木天线阵列，包括上述至少两个以上的双极化八木天线，至少两个以上双极化八木天线并列排布，且固定于同一反射板上，如图7所示，两个双极化八木天线并列排布，这种采用两个双极化八木天线的多层引向器天线方案，使得设计的天线具有较窄的波束宽度和较低的旁瓣电平。若天线不采用多层引向器方案，同时若想获得相同的波束宽度以及旁瓣电平和EIRP指标的话，则需要使用较多的天线数量。

从附图10所示的方向图结果来看，采用实施例3的两个双极化八木天线并列排布的天线阵列结构得到的方向图结果，在横坐标角度为60度到-60度(对应实际垂直放置的天线的上仰角30度到上仰角150范围)的电平值大于-15dB，60度时位于-15dB的临界处，所以近似满足输入功率在1W情况下的EIRP要求，可以进一步通过采用调大下倾角和调低输入功率的方式来使得两单元满足EIRP要求。

又如图8所示，三个双极化八木天线并列排布，这种采用三个双极化八木天线的多层引向器天线方案，使得天线使用在复杂和紧凑的环境中更容易获得较好的方向性图指标，特别是EIRP。

从附图11所示的方向图结果来看，采用实施例3的两个双极化八木天线并列排布的天线阵列结构得到的方向图结果，在横坐标角度为60度到-60度(对应实际垂直放置的天线的上仰角30度到上仰角150范围)的电平值完全大于-15dB，因此完全满足输入功率在1W情况下的EIRP要求。

实施例4

本发明实施例4所揭示的一种全向天线，包括三组以上沿圆周方向均匀分布的天线单元400，每组天线单元400包括上述实施例3的双极化八木天线阵列。如图所示的全向天线，由三组沿圆周方向均匀分布的天线单元组成，每组天线单元为由两个双极化八木天线并列形成的双极化八木天线阵列。这种全向天线的结构，使得设计的天线具有较窄的波束宽度和较低的旁瓣电平。若天线不采用多层引向器方案，同时若想获得相同的波束宽度以及旁瓣电平和EIRP指标的话，则需要使用较多的天线数量。

从附图12所示的方向图结果来看，采用实施例4的结构得到的方向图结果，在横坐标角度为60度到-60度(对应实际垂直放置的天线的上仰角30度到上仰角150范围)的电平值近似满足输入功率在1W情况下的EIRP要求，通过进一步调节阵列间距和5G环境可以使得EIRP满足要求。

另一替换方案的全向天线，由三组沿圆周方向均匀分布的天线单元400组成，每组天线单元400为由三个双极化八木天线并列形成的双极化八木天线阵列。这种全向天线的结构，使得设计的天线具有较窄的波束宽度和较低的旁瓣电平。若天线不采用多层引向器方案，同时若想获得相同的波束宽度以及旁瓣电平和EIRP指标的话，则需要使用较多的天线数量。

从附图13所示的方向图结果来看，采用实施例4的另一替换结构得到的方向图结果，在横坐标角度为60度到-60度(对应实际垂直放置的天线的上仰角30度到上仰角150范围)的电平值近似满足输入功率在1W情况下的EIRP要求，通过进一步调节5G单元环境和间距可以使得EIRP指标满足要求。

本发明的多层引向器方案在单个天线单元的使用中能够很好的收窄其波束宽度，在阵列的组阵过程中能够更好的收窄阵列天线的波束宽度和旁瓣，使得采用本方案能够用较少的单元达到较多单元实线的方向图效果。

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 (10)

1.一种天线引向装置，其特征在于，包括若干个引向辐射器和用于支撑所述引向辐射器的塑料支撑件，所述塑料支撑件上形成有多个上下分层排布的、收容引向辐射器的安装空间，多层所述安装空间内安装的引向辐射器的数量可调，且所述塑料支撑件包括两个可拆卸连接的支撑分件，所述支撑分件包括支撑部，所述支撑部包括多个上、下且同轴分布的支撑体，相邻两个支撑体之间形成半个所述安装空间。

2.根据权利要求1所述的天线引向装置，其特征在于，所述两个支撑分件的结构完全相同。

3.根据权利要求1所述的天线引向装置，其特征在于，所述支撑分件还包括固持部，所述支撑部一体成型于所述固持部上。

4.根据权利要求1所述的天线引向装置，其特征在于，所述支撑分件之间通过对插结构可拆卸连接，所述对插结构分别形成于两个支撑分件的两个相对的支撑体上。

5.根据权利要求4所述的天线引向装置，其特征在于，所述对插结构包括若干成型于不同支撑体上的凸柱及与所述凸柱配合的固持孔。

6.根据权利要求1或4所述的天线引向装置，其特征在于，所述支撑分件之间还通过卡扣结构连接，所述卡扣结构包括分别设置于两个支撑分件上且相配合的第一卡扣和第二卡扣。

7.根据权利要求1所述的天线引向装置，其特征在于，所述引向辐射器包括两个正交的条形钣金结构。

8.一种双极化八木天线，其特征在于，包括适用于5G频段的天线辐射单元及上述权利要求1～7任意一项所述的天线引向装置，所述天线辐射单元位于塑料支撑件下方。

9.一种双极化八木天线阵列，其特征在于，包括至少两个以上上述权利要求8所述的双极化八木天线，所述至少两个以上所述双极化八木天线并列排布。

10.一种全向天线，其特征在于，包括三组以上沿圆周方向均匀分布的天线单元，每组所述天线单元包括上述权利要求9所述的双极化八木天线阵列。

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