CN111082222B - 天线装置及天线辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线装置及天线辐射单元，天线辐射单元包括介质套体、介质顶板、介质底板、两个第一耦合馈电件、两个第一耦合接地件、两个第二耦合馈电件、两个第二耦合接地件、辐射金属件与接地金属件。两个第一耦合馈电件相对地设置于介质套体的外壁上，两个第一耦合接地件相对地设置于介质套体的内壁上。两个第二耦合馈电件相对地设置于介质套体的内壁上，两个第二耦合接地件相对地设置于介质套体的外壁上。辐射金属件设置于介质顶板的顶面上。相对于传统的天线辐射单元的结构，将两个第一耦合馈电件、两个第一耦合接地件、两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件布设于介质套体上即可，结构更加简单，更易于生产制造，能大规模快速量化生产。

Description

天线装置及天线辐射单元

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线装置及天线辐射单元。

背景技术

随着5G网络计划在全世界的范围的推进，天线辐射单元的快速量产化日渐成为天线厂家面临的问题和生产的瓶颈。其中，传统的天线辐射单元包括正交极化设置的两对辐射臂，以及为辐射臂馈电的巴伦。所述巴伦包括十字交叉设置的第一介质板和第二介质板，第一介质板和第二介质板上各具有馈电微带线，以支撑辐射臂并为辐射臂馈电。然而，传统的天线辐射单元制作出第一介质板与第二介质板后，再将第一介质板与第二介质板拼接组装，以及在第一介质板与第二介质板上设置馈电微带线，工艺步骤较为复杂，

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种天线装置及天线辐射单元，它能够实现快速量产化，生产效率较高，同时能保留原有天线的性能指标要求。

其技术方案如下：一种天线辐射单元，包括：介质套体、介质顶板，所述介质顶板设置于所述介质套体的一端口部；介质底板，所述介质底板与所述介质套体的另一端相连；两个第一耦合馈电件与两个第一耦合接地件，两个所述第一耦合馈电件相对地设置于所述介质套体的外壁上，两个所述第一耦合接地件相对地设置于所述介质套体的内壁上，所述第一耦合馈电件与所述第一耦合接地件对应设置；两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件，两个所述第二耦合馈电件相对地设置于所述介质套体的内壁上，两个所述第二耦合接地件相对地设置于所述介质套体的外壁上，所述第二耦合馈电件与所述第二耦合接地件对应设置；辐射金属件与接地金属件，所述辐射金属件设置于所述介质顶板的顶面上，所述接地金属件设置于所述介质底板上，所述第一耦合接地件与所述第二耦合接地件均与所述辐射金属件电性连接，所述第一耦合接地件与所述第二耦合接地件还均与所述接地金属件电性连接；所述第一耦合馈电件与所述第二耦合馈电件均用于与馈电装置电性连接，两个所述第一耦合馈电件的连线与两个所述第二耦合馈电件的连线呈十字交叉设置。

上述的天线辐射单元，一方面，辐射金属件相对于辐射臂，两个第一耦合馈电件与两个第一耦合接地件在介质套体上的配合设置方式，相当于第一极化巴伦臂，两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件在介质套体上的配合设置方式，相当于第二极化巴伦臂，另一方面，相对于传统的天线辐射单元的结构，将两个第一耦合馈电件、两个第一耦合接地件、两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件布设于介质套体上即可，结构相对而言更加简单，更易于生产制造，适用于大规模快速量化生产。

在其中一个实施例中，所述介质底板设有与所述介质套体相适应的开口，所述介质套体的另一端设置于所述开口处。

在其中一个实施例中，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板为一体化结构。

在其中一个实施例中，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板均为塑料体。

在其中一个实施例中，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板为注塑成型、拉伸成型、挤压成型或3D打印成型。

在其中一个实施例中，所述接地金属件为设于所述介质底板上的金属地层；所述辐射金属件为设于所述介质顶板的顶面上的金属辐射层；所述第一耦合馈电件与所述第二耦合接地件均为设于所述介质套体的外壁上的金属带线；所述第一耦合接地件与所述第二耦合馈电件均为设于所述介质套体的内壁上的金属带线。

在其中一个实施例中，所述接地金属件通过镀设或粘设方式形成于所述介质底板的底面上；和/或，所述辐射金属件通过镀设或粘设方式形成于所述介质顶板的顶面上；和/或，所述第一耦合馈电件、所述第一耦合接地件、所述第二耦合馈电件或所述第二耦合接地件通过镀设或粘设方式形成于所述介质套体的壁面上。

在其中一个实施例中，所述介质底板上设有第一主馈电件与第二主馈电件，所述第一主馈电件、所述第二主馈电件分别与所述第一耦合馈电件、所述第二耦合馈电件电性连接，所述第一主馈电件与所述第二主馈电件均用于与馈电装置电性连接。

在其中一个实施例中，所述第一主馈电件、所述第二主馈电件均为设于所述介质底板的顶面上的馈电线，两个所述馈电线间隔设置、并均绕设于所述介质套体的外围，所述第一主馈电件的两端分别与所述第一耦合馈电件的两端位置对应并电性连接，所述第二主馈电件的两端分别与所述第二耦合馈电件的两端位置对应并电性连接。

在其中一个实施例中，所述的天线辐射单元还包括第一电连接件与第二电连接件，所述介质套体的侧壁对应于其中一个所述第二耦合馈电件的部位上开设有缺口，所述第二主馈电件的其中一端通过所述第一电连接件穿过所述缺口与所述第二耦合馈电件电性连接；所述金属地层设有镂空口，所述第二电连接件设于所述镂空口处，所述第二电连接件一端与另一个所述第二耦合馈电件相连，所述第二电连接件另一端贯穿所述介质底板后与所述第二主馈电件的另一端相连。

在其中一个实施例中，所述第二耦合接地件贯穿所述介质底板后与所述接地金属件电性连接。

在其中一个实施例中，所述辐射金属件上设有“十”字形状的缝隙。

一种天线装置，包括所述的天线辐射单元。

上述的天线装置，一方面，辐射金属件相对于辐射臂，两个第一耦合馈电件与两个第一耦合接地件在介质套体上的配合设置方式，相当于第一极化巴伦臂，两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件在介质套体上的配合设置方式，相当于第二极化巴伦臂，另一方面，相对于传统的天线辐射单元的结构，将两个第一耦合馈电件、两个第一耦合接地件、两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件布设于介质套体上即可，结构相对而言更加简单，更易于生产制造，适用于大规模快速量化生产。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的天线辐射单元的结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的天线辐射单元的顶面去掉辐射金属件后的结构示意图；

图3为本发明一实施例所述的天线辐射单元中介质套体的内壁面上的金属件与接地金属件相连的示意图；

图4为本发明一实施例所述的天线辐射单元中介质套体的外壁面上的金属件与第一主馈电件、第二主馈电件相连的示意图；

图5为本发明一实施例所述的介质套体、介质顶板与介质底板三者相连的结构示意图；

图6为本发明一实施例所述的介质套体、介质顶板与介质底板三者相连的另一视角结构示意图；

图7为采用本发明一实施例所述的天线辐射单元的天线装置的辐射方向图。

附图标记：

10、介质套体；11、缺口；20、介质顶板；30、介质底板；31、开口；41、第一耦合馈电件；42、第一耦合接地件；51、第二耦合馈电件；52、第二耦合接地件；60、辐射金属件；70、接地金属件；71、镂空口；81、第一主馈电件；82、第二主馈电件；83、第一电连接件；84、第二电连接件。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1至图6，一种天线辐射单元，包括：介质套体10、介质顶板20、介质底板30、两个第一耦合馈电件41、两个第一耦合接地件42、两个第二耦合馈电件51、两个第二耦合接地件52、辐射金属件60与接地金属件70。所述介质顶板20设置于所述介质套体10的一端口部。所述介质底板30与所述介质套体10的另一端相连。两个所述第一耦合馈电件41相对地设置于所述介质套体10的外壁上，两个所述第一耦合接地件42相对地设置于所述介质套体10的内壁上，所述第一耦合馈电件41与所述第一耦合接地件42对应设置。两个所述第二耦合馈电件51相对地设置于所述介质套体10的内壁上，两个所述第二耦合接地件52相对地设置于所述介质套体10的外壁上，所述第二耦合馈电件51与所述第二耦合接地件52对应设置。所述辐射金属件60设置于所述介质顶板20的顶面上，所述接地金属件70设置于所述介质底板30上，所述第一耦合接地件42与所述第二耦合接地件52均与所述辐射金属件60电性连接，所述第一耦合接地件42与所述第二耦合接地件52还均与所述接地金属件70电性连接。所述第一耦合馈电件41与所述第二耦合馈电件51均用于与馈电装置电性连接，两个所述第一耦合馈电件41的连线与两个所述第二耦合馈电件51的连线呈十字交叉设置。

上述的天线辐射单元，一方面，辐射金属件60相对于辐射臂，两个第一耦合馈电件41与两个第一耦合接地件42在介质套体10上的配合设置方式，相当于第一极化巴伦臂，两个第二耦合馈电件51与两个第二耦合接地件52在介质套体10上的配合设置方式，相当于第二极化巴伦臂，请参阅图7，图7是采用一实施例所述的天线辐射单元的天线装置的辐射方向图，从图7可以看出，选取工作频段为2.496GHz至2.69GHz，其增益能达到7.5dBi,与传统的天线装置的相当，也就是说本实施例所述的天线辐射单元能保留原始天线装置的性能指标要求。

另一方面，相对于传统的天线辐射单元的结构，将两个第一耦合馈电件41、两个第一耦合接地件42、两个第二耦合馈电件51与两个第二耦合接地件52布设于介质套体10上即可，结构相对而言更加简单，更易于生产制造，适用于大规模快速量化生产。

可以理解的是，介质套体10的具体形状不进行限制，既可以是圆环形套体，也可以是多边形环形套体。

在一个实施例中，请参阅图5及图6，所述介质底板30设有与所述介质套体10相适应的开口31，所述介质套体10的另一端设置于所述开口31处。如此，通过开口31，有利于实现第一耦合接地件42与第二耦合馈电件51设置于介质套体10的内壁上，操作方便。

在一个实施例中，请参阅图5及图6，所述介质底板30、所述介质套体10及所述介质顶板20为一体化结构。进一步地，所述介质底板30、所述介质套体10及所述介质顶板20均为塑料体。可选地，所述介质底板30、所述介质套体10及所述介质顶板20为注塑成型、拉伸成型、挤压成型或3D打印成型。如此，能便于生产出一体化的介质底板30、所述介质套体10及所述介质顶板20，生产效率较高，能降低成本，适合于大批量规模化生产。

当然，作为一个可行的方案，介质底板30、介质套体10及介质顶板20也可采用机械连接的方式，例如粘接相连，再例如采用螺丝、螺栓、销钉、铆钉等安装件来实现三者之间可拆卸相连，也在本实施例的保护范围之内。

在一个实施例中，请参阅图6，所述接地金属件70为设于所述介质底板30上的金属地层。进一步地，所述接地金属件70通过镀设或粘设方式形成于所述介质底板30的底面上。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，所述辐射金属件60为设于所述介质顶板20的顶面上的金属辐射层。进一步地，所述辐射金属件60通过镀设或粘设方式形成于所述介质顶板20的顶面上。金属辐射层的具体形状根据实际辐射需求进行设置，例如可以在金属辐射层上设置十字形条形口，也可以在介质顶板20的顶面全部设有金属层，在此不进行限定。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，所述第一耦合馈电件41与所述第二耦合接地件52均为设于所述介质套体10的外壁上的金属带线。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，所述第一耦合接地件42与所述第二耦合馈电件51均为设于所述介质套体10的内壁上的金属带线。

进一步地，请参阅图1至图4，所述第一耦合馈电件41、所述第一耦合接地件42、所述第二耦合馈电件51或所述第二耦合接地件52通过镀设或粘设方式形成于所述介质套体10的壁面上。

具体而言，请参阅图1至图4，在介质底板30、介质套体10及介质顶板20的壁面上均电镀上金属层，然后通过开窗刻蚀的方式在介质套体10的壁面上形成第一耦合馈电件41、第一耦合接地件42、第二耦合馈电件51及第二耦合接地件52，如此不仅有利于第一耦合馈电件41、第一耦合接地件42、第二耦合馈电件51及第二耦合接地件52稳固地形成于介质套体10的壁面上，同时工艺操作较为简单。当然，也可以通过切割件切割移除金属层的方式在介质套体10的壁面上形成第一耦合馈电件41、第一耦合接地件42、第二耦合馈电件51及第二耦合接地件52。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，所述介质底板30上设有第一主馈电件81与第二主馈电件82。所述第一主馈电件81、所述第二主馈电件82分别与所述第一耦合馈电件41、所述第二耦合馈电件51电性连接，所述第一主馈电件81与所述第二主馈电件82均用于与馈电装置电性连接。如此，在介质底板30上设置的第一主馈电件81，能实现两个第一耦合馈电件41共同连接到馈电装置；同样地，在介质底板30上设置的第二主馈电件82，能实现两个第二耦合馈电件51共同连接到馈电装置。如此，走线简单，有利于产品体积小型化。

进一步地，请参阅图1至图4，所述第一主馈电件81、所述第二主馈电件82均为设于所述介质底板30的顶面上的馈电线，两个所述馈电线间隔设置、并均绕设于所述介质套体10的外围。所述第一主馈电件81的两端分别与所述第一耦合馈电件41的两端位置对应并电性连接，所述第二主馈电件82的两端分别与所述第二耦合馈电件51的两端位置对应并电性连接。

可以理解的是，请参阅图1至图4，第一主馈电件81与第二主馈电件82在介质底板30的顶面上的形成方式类似于第一耦合馈电件41、第二耦合馈电件51、第一耦合接地件42及第二耦合接地件52在介质套体10的壁面上的形成方式。具体而言，第一主馈电件81与第二主馈电件82也可以采用例如电镀及粘接铺设的方式固定于介质底板30的顶面上。具体生产制造时，可以先在介质底板30的顶面电镀上金属层，然后通过开窗刻蚀的方式或者通过切割件切割移除金属层的方式在介质套体10的壁面上形成第一主馈电件81与第二主馈电件82，有利于第一主馈电件81与第二主馈电件82稳固地形成于介质底板30的壁面上，同时工艺操作较为简单。

进一步地，请参阅图1至图6，所述的天线辐射单元还包括第一电连接件83与第二电连接件84。所述介质套体10的侧壁对应于其中一个所述第二耦合馈电件51的部位上开设有缺口11，所述第二主馈电件82的其中一端通过所述第一电连接件83穿过所述缺口11与所述第二耦合馈电件51电性连接。所述金属地层设有镂空口71，所述第二电连接件84设于所述镂空口71处，所述第二电连接件84一端与另一个所述第二耦合馈电件51相连，所述第二电连接件84另一端贯穿所述介质底板30后与所述第二主馈电件82的另一端相连。如此，能实现第二主馈电件82与位于介质套体10的内壁面上的其中一个第二耦合馈电件51电连接的同时，以及第二主馈电件82与位于介质套体10的内壁面上的另一个第二耦合馈电件51电连接的同时，产品结构较为简单，有利于实现小型化。此外，金属地层设有镂空口71，第二电连接件84设于镂空口71处，避免与金属地层电连接而短路。另外，第二电连接件84位于介质底板30的底面并与金属地层同层，能避免与介质底板30的顶面上的第一主馈电件81交叉时电连接而短路。

此外，请参阅图1至图6，由于第一耦合馈电件41设置于介质套体10的外壁面上，第一主馈电件81位于介质底板30的顶面上，这样第一耦合馈电件41的端部可以直接与第一主馈电件81电性连接，产品结构较为简单，有利于实现小型化。

进一步地，请参阅图1至图6，所述第二耦合接地件52贯穿所述介质底板30后与所述接地金属件70电性连接。如此，能实现第二耦合接地件52与介质底板30的底面上的接地金属件70电性连接，产品结构较为简单，有利于实现小型化。

在一个实施例中，所述辐射金属件60上设有“十”字形状的缝隙。如此，一方面，可改善方向图 ：天线的极化是+-45°方向， 而“十”字形状的缝隙是水平垂直方向。另一方面，“十”字形状的缝隙具有加强辐射的效果：在天线单元工作时，“十”字形状的缝隙也产生辐射，其辐射场会在天线的极化方向上矢量叠加，形成+-45极化电磁波辐射方向图，提升增益指标。

在一个实施例中，请参阅图1至图6，一种天线装置，包括上述任一实施例所述的天线辐射单元。

上述的天线装置，一方面，辐射金属件60相对于辐射臂，两个第一耦合馈电件41与两个第一耦合接地件42在介质套体10上的配合设置方式，相当于第一极化巴伦臂，两个第二耦合馈电件51与两个第二耦合接地件52在介质套体10上的配合设置方式，相当于第二极化巴伦臂，另一方面，相对于传统的天线辐射单元的结构，将两个第一耦合馈电件41、两个第一耦合接地件42、两个第二耦合馈电件51与两个第二耦合接地件52布设于介质套体10上即可，结构相对而言更加简单，更易于生产制造，适用于大规模快速量化生产。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (13)

1.一种天线辐射单元，其特征在于，包括：

介质套体、介质顶板，所述介质顶板设置于所述介质套体的一端口部；

介质底板，所述介质底板与所述介质套体的另一端相连；

两个第一耦合馈电件与两个第一耦合接地件，两个所述第一耦合馈电件相对地设置于所述介质套体的外壁上，两个所述第一耦合接地件相对地设置于所述介质套体的内壁上，所述第一耦合馈电件与所述第一耦合接地件对应设置；

两个第二耦合馈电件与两个第二耦合接地件，两个所述第二耦合馈电件相对地设置于所述介质套体的内壁上，两个所述第二耦合接地件相对地设置于所述介质套体的外壁上，所述第二耦合馈电件与所述第二耦合接地件对应设置；

辐射金属件与接地金属件，所述辐射金属件设置于所述介质顶板的顶面上，所述接地金属件设置于所述介质底板上，所述第一耦合接地件与所述第二耦合接地件均与所述辐射金属件电性连接，所述第一耦合接地件与所述第二耦合接地件还均与所述接地金属件电性连接；所述第一耦合馈电件与所述第二耦合馈电件均用于与馈电装置电性连接，两个所述第一耦合馈电件的连线与两个所述第二耦合馈电件的连线呈十字交叉设置。

2.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质底板设有与所述介质套体相适应的开口，所述介质套体的另一端设置于所述开口处。

3.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板为一体化结构。

4.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板均为塑料体。

5.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质底板、所述介质套体及所述介质顶板为注塑成型、拉伸成型、挤压成型或3D打印成型。

6.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述接地金属件为设于所述介质底板上的金属地层；所述辐射金属件为设于所述介质顶板的顶面上的金属辐射层；所述第一耦合馈电件与所述第二耦合接地件均为设于所述介质套体的外壁上的金属带线；所述第一耦合接地件与所述第二耦合馈电件均为设于所述介质套体的内壁上的金属带线。

7.根据权利要求6所述的天线辐射单元，其特征在于，所述接地金属件通过镀设或粘设方式形成于所述介质底板的底面上；和/或，所述辐射金属件通过镀设或粘设方式形成于所述介质顶板的顶面上；和/或，所述第一耦合馈电件、所述第一耦合接地件、所述第二耦合馈电件或所述第二耦合接地件通过镀设或粘设方式形成于所述介质套体的壁面上。

8.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质底板上设有第一主馈电件与第二主馈电件，所述第一主馈电件、所述第二主馈电件分别与所述第一耦合馈电件、所述第二耦合馈电件电性连接，所述第一主馈电件与所述第二主馈电件均用于与馈电装置电性连接。

9.根据权利要求8所述的天线辐射单元，其特征在于，所述第一主馈电件、所述第二主馈电件均为设于所述介质底板的顶面上的馈电线，两个所述馈电线间隔设置、并均绕设于所述介质套体的外围，所述第一主馈电件的两端分别与所述第一耦合馈电件的两端位置对应并电性连接，所述第二主馈电件的两端分别与所述第二耦合馈电件的两端位置对应并电性连接。

10.根据权利要求8所述的天线辐射单元，其特征在于，还包括第一电连接件与第二电连接件，所述介质套体的侧壁对应于其中一个所述第二耦合馈电件的部位上开设有缺口，所述第二主馈电件的其中一端通过所述第一电连接件穿过所述缺口与所述第二耦合馈电件电性连接；所述金属地层设有镂空口，所述第二电连接件设于所述镂空口处，所述第二电连接件一端与另一个所述第二耦合馈电件相连，所述第二电连接件另一端贯穿所述介质底板后与所述第二主馈电件的另一端相连。

11.根据权利要求1-10任意一项所述的天线辐射单元，其特征在于，所述第二耦合接地件贯穿所述介质底板后与所述接地金属件电性连接。

12.根据权利要求1-10任意一项所述的天线辐射单元，其特征在于，所述辐射金属件上设有“十”字形状的缝隙。

13.一种天线装置，其特征在于，包括如权利要求1至12任意一项所述的天线辐射单元。

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