CN110729564A - 一种寄生片及多频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种寄生片；所述寄生片由双面印刷电路板制成；所述双面印刷电路板的正面间隔排列有若干相对低阻抗线；所述双面印刷电路板的反面分布有多个相对高阻抗线；所述相对低阻抗线和所述相对高阻抗线在所述印刷电路板的正反两面间隔设置；所述相对低阻抗线为宽度较宽的形成分布式电容的矩形铜箔组成；所述相对高阻抗线为宽度较窄的形成分布式电感的弯曲细铜箔组成；所述相对低阻抗线的矩形铜箔宽度大于所述相对高阻抗线的细铜箔宽度。每一所述相对高阻抗线的两端各连接一平面电极，每一所述平面电极与正面的一相对低阻抗线部分重合，形成分布式电容。本发明既能够在低频范围调节水平波宽，又能较好地抑制高频波段范围的畸变，有利于减少天线体积和成本，便于更好地实现天线小型化和集成化。

Description

一种寄生片及多频天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其是涉及一种寄生片及多频天线。
背景技术
基站天线长期以来的技术发展方向是轻量化、小型化和集成化。回顾基站天线发展的历史，从最初的单列-窄带-单频-单极化天线到多列-宽带-多频-双极化天线，以至于第五代移动通信即将广泛采用的大规模MIMO阵列天线，一方面阵列持续变大，阵元数量增加，另一方面高密度组网对波束成形和空间分集提出了更高的技术指标要求，这就使得阵元的排列必须更加紧凑，使基站天线尺寸不变甚至缩小的情况下能够容纳更多的天线单元，从而全面满足增益和方向图的各项指标要求。
目前，国内宏基站天线普遍采用高低频振子混合组阵技术，为了充分利用有限的内部空间以放置更多的阵列单元，高低频振子通常采用上下垂直放置的“共轴”组阵方式或者低频振子沿着反射板中轴线放置，高频振子排在两边的“肩并肩”组阵方式。对于含高低的多频天线而言，为了保持良好的波宽和减少底板宽度，需在低频边沿增加寄生片来调节低频系统的水平面波宽，但由于该寄生片的加入会使高频水平波宽发散，波束歪斜、畸变，交叉极化鉴别率和前后比恶化等不良影响，因而寄生片的设计是多频天线设计的重点和难点。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种寄生片，应用在多频天线中，既能够在低频范围调节水平波宽，又能较好地抑制高频波段范围的畸变，有利于减少天线体积和成本，便于更好地实现天线小型化和集成化。
一种寄生片，所述寄生片应用在一包括相对高频辐射单元和相对低频辐射单元的多频天线中，以控制所述相对低频辐射单元的水平波宽；
所述寄生片由双面印刷电路板制成；所述双面印刷电路板的正面间隔排列有若干相对低阻抗线；所述双面印刷电路板的反面分布有多个相对高阻抗线；所述相对低阻抗线和所述相对高阻抗线在所述印刷电路板的正反两面间隔设置；所述相对低阻抗线为宽度较宽的形成分布式电容的矩形铜箔组成；所述相对高阻抗线为宽度较窄的形成分布式电感的弯曲细铜箔组成；所述相对低阻抗线的矩形铜箔宽度大于所述相对高阻抗线的细铜箔宽度。每一所述相对高阻抗线的两端各连接一平面电极，每一所述平面电极与正面的一相对低阻抗线部分重合，形成分布式电容。
每一所述相对低阻抗线的长度不超过所述相对高频辐射单元最高频率电磁波的1/2波长。
每一所述相对高阻抗线设置在不超过所述相对高频辐射单元最高频率电磁波的1/10波长的长度范围内。
每一所述高阻抗线两端连接的平面电极为矩形铜箔。
所有的所述相对低阻抗线和所述相对高阻抗线形成的直线长度为所述多频天线中相对低频辐射单元控制水平波宽的低频频点电磁波的1/2波长。
所述双面印刷电路板的介质基板厚度在0.2-3mm之间，介质基板的介电常数在2.2-9.8之间。
一种多频天线，至少包括天线反射板、周期性排列的相对低频辐射单元和相对高频辐射单元，以及寄生片；
所述相对低频辐射单元排列在天线反射板中轴线上，所述相对高频辐射单元排列在所述相对低频辐射单元两侧，所述寄生片分布在所述相对低频辐射单元的两侧，跟天线反射板的边沿平齐，用于控制所述相对低频辐射单元的水平波宽；
所述寄生片为前述所述的寄生片。
所述相对低频辐射单元的工作频段为690-960MHz，所述相对高频辐射单元的工作频段为1710-2690MHz。
本发明实施例提供的一种用于控制水平波宽的寄生片，不仅能有效地控制低频水平面波宽，而且也不会引起高频方向图的畸变，因此其有利于减小底板宽度，减小天线体积，降低天线的成本，便于实现天线小型化。
附图说明
图1为本发明的一种控制水平波宽的去耦寄生片的结构示意图；
图2为本发明的一种控制水平波宽的去耦寄生片的正面视图；
图3为本发明的一种控制水平波宽的去耦寄生片的反面视图；
图4为本发明的多频天线结构示意图；
图5为加与不加去耦寄生片的水平方向图；
图6为加去耦寄生片的水平面波宽变化示意图；
图7为加去耦寄生片和加普通寄生片的水平方向图对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅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示出了一种控制水平波宽的去耦寄生片(本实施例简称为寄生片)的结构示意图，该寄生片采用双面印刷电路板制成，印刷电路板中的介质基板111起到支撑电路的作用，电路板的正面分布了四段低阻抗线113，低阻抗线113由较宽的矩形铜箔构成如图2所示(在本实施例中，电路部分包含相对高阻抗线和相对低阻抗线，所谓相对高和相对低是指本例中的寄生片包含两种不等阻抗的电导线，其一阻抗较高，称为相对高阻抗线，本例为简化起见，也为与日常技术用语相符，相对高阻抗线简称为高阻抗线，相对低阻抗线简称为低阻抗线，本例中的高、低阻抗线不能简单理解其阻抗有多高，或多低)，电路板的反面分布了由较窄的铜箔构成的高阻抗线114，以及和高阻抗线114两端相连的小块矩形铜箔112如图3所示，该小块矩形铜箔112与正面的低阻抗线113部分是重合的，从而形成分布式电容，重合的铜箔是该分布式电容的两极。高阻抗线114弯曲在横向距离不超过高频辐射单元最高频率的十分之一波长。低阻抗线113的长度不大于高频辐射单元最高频率的二分之一波长，整个电路的直线距离为所控制水平波宽的低频频点的二分之一波长。介质基板111的厚度在0.2mm-3mm之间，所述介质基板的介电常数在2.2-9.8之间，介质基板111不仅起到支撑电路的作用，同时也是高阻抗线两端分布式电容的组成部分。
相应于图1实施例中的寄生片，本发明实施例还提供一种多频天线。本例中的多频天线，至少包含了两个工作频段，频段不等，频段较高的称为相对高频，频段低的称为相对低频，在本实施例中相对高频简称为高频，相对低频简称为低频，本例中的寄生片主要用于调节低频的水平波宽。参见图4，本实施例中的多频天线，包括图1实施例中的去耦寄生片11，以及天线反射板12，周期性排列的低频辐射单元13和高频辐射单元14，低频辐射单元13排列在反射板12中轴线上，高频辐射单元14排列在低频辐射单元13两侧，形成“肩并肩”排列。去耦寄生片11分布在低频辐射单元13的两侧，跟反射板12的两个边沿平齐。本实施例中低频辐射单元工作在相对低频690-960MHz,高频辐射单元工作在相对高频1710-2690MHz。
如图5所示，为图4中实施例提供的一种多频天线两侧加上控制水平波宽的去耦寄生片和不加的同一频点低频辐射方向图，可以看出加上该寄生片后水平面3dB波宽由72.7度变为67.7度；水平面10dB波宽由137.5度变为129.7度。如图6给出了，整个低频频率范围内有无去耦寄生片的水平面方向图3dB波束波宽对比，加寄生片后，波宽能降低6度左右，可见该寄生片具有控制低频辐射单元水平波宽的效果，能有效地减小天线的底板宽度。如图7所示，为本实施例提供的一种多频天线两侧加上控制水平波宽的去耦寄生片和加上常规相同宽度和相同长度的金属寄生片的高频辐射单元方向图对比，可以看出由于普通的金属寄生片会引起高频方向图畸变，而本发明的去耦寄生片则不会引起高频方向图畸变。这是由于给高频辐射单元激励后，会在寄生片上产生寄生电流，寄生电流产生辐射从而影响到高频方向图，而该去耦寄生片在寄生片中加入了等效为分布式电容的低阻抗线和等效为分布式电感的高阻抗线，两者形成谐振阻碍寄生片上高频寄生电流的流动，从而不会对高频辐射方向图产生影响。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明提供的一种控制水平波宽的去耦寄生片，不仅能有效地控制低频水平面波宽，而且也不会引起高频方向图的畸变，因此其有利于减小底板宽度，减小天线体积，降低天线的成本，便于实现天线小型化。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种寄生片，其特征在于：所述寄生片应用在一包括相对高频辐射单元和相对低频辐射单元的多频天线中，以控制所述相对低频辐射单元的水平波宽；
所述寄生片由双面印刷电路板制成；所述双面印刷电路板的正面间隔排列有若干相对低阻抗线；所述双面印刷电路板的反面分布有多个相对高阻抗线；所述相对低阻抗线和所述相对高阻抗线在所述印刷电路板的正反两面间隔设置；
所述相对低阻抗线为宽度较宽的形成分布式电容的矩形铜箔组成；
所述相对高阻抗线为宽度较窄的形成分布式电感的弯曲细铜箔组成；
所述相对低阻抗线的矩形铜箔宽度大于所述相对高阻抗线的细铜箔宽度；
每一所述相对高阻抗线的两端各连接一平面电极，每一所述平面电极与正面的一相对低阻抗线部分重合，形成分布式电容。
2.根据权利要求1所述的寄生片，其特征在于，每一所述相对低阻抗线的长度不超过所述相对高频辐射单元最高频率电磁波的1/2波长。
3.根据权利要求1所述的寄生片，其特征在于，每一所述相对高阻抗线设置在不超过所述相对高频辐射单元最高频率电磁波的1/10波长的长度范围内。
4.根据权利要求1所述的寄生片，其特征在于，所述相对高阻抗线两端连接的平面电极为矩形铜箔。
5.根据权利要求1所述的寄生片，其特征在于，所有的所述相对低阻抗线和所述相对高阻抗线形成的直线长度为所述多频天线中相对低频辐射单元控制水平波宽的低频频点电磁波的1/2波长。
6.根据权利要求1所述的寄生片，其特征在于，所述双面印刷电路板的介质基板厚度在0.2-3mm之间，介质基板的介电常数在2.2-9.8之间。
7.一种多频天线，其特征在于，至少包括天线反射板、周期性排列的相对低频辐射单元和相对高频辐射单元，以及寄生片；
所述相对低频辐射单元排列在天线反射板中轴线上，所述相对高频辐射单元排列在所述相对低频辐射单元两侧，所述寄生片分布在所述相对低频辐射单元的两侧，跟天线反射板的边沿平齐，用于控制所述相对低频辐射单元的水平波宽；
所述寄生片为权利要求1至6项所述的寄生片。
8.根据权利要求7所述的多频天线，其特征在于，所述相对低频辐射单元的工作频段为690-960MHz，所述相对高频辐射单元的工作频段为1710-2690MHz。
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