CN111463581A - 天线和天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线和天线阵列。所述天线包括基板和设置于所述基板一表面的半波折合振子、第一引向器和第二引向器，所述半波折合振子、所述第一引向器和所述第二引向器间隔设置，所述第一引向器位于所述第二引向器和所述半波折合振子之间，所述半波折合振子的形状为具有开口的环状，所述半波折合振子包括相对的第一端和第二端，所述第一端用于馈电，所述第二端端用于接地。天线阵列包括1×2个或1×3个上述的天线。本发明的技术方案，结构简单，易于实现小型化，且抗干扰能力强。

Description

天线和天线阵列
【技术领域】
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线和天线阵列。
【背景技术】
第五代移动通信技术将会极大地改变人们现有的生活方式，推动社会不断发展，为了适应未来5G高速率、低延时、高容量等技术特点，基站天线也将更多的采用大规模阵列天线、从而也对于天线阵子提出了更高要求。现有的天线结构复杂，难以实现小型化，抗干扰能力差。
因此，有必要提供一种结构简单的天线以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种结构简单的天线和天线阵列。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种天线，所述天线包括基板和设置于所述基板一表面的半波折合振子、第一引向器和第二引向器，所述半波折合振子、所述第一引向器和所述第二引向器间隔设置，所述第一引向器位于所述第二引向器和所述半波折合振子之间，所述半波折合振子的形状为具有开口的环状，所述半波折合振子包括相对的第一端和第二端，所述第一端用于馈电，所述第二端端用于接地。
作为一种改进方式，所述第一引向器包括第一引向件和第二引向件，所述第一引向件和所述第二引向件位于同一条直线上，所述第一引向件和所述第二引向件间隔第一距离，所述第一引向件和所述第二引向件之间形成缝隙。
作为一种改进方式，所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线平行于所述半波折合振子的长度方向。
作为一种改进方式，所述第一引向器还包括第三引向件和第四引向件，所述第三引向件与所述第一引向件电性连接，所述第三引向件和所述第一引向件垂直，所述第四引向件与第二引向件电性连接，所述第四引向件和所述第二引向件垂直。
作为一种改进方式，所述第二引向器在所述第一引向件和所述第二引向件所在直线上的投影遮蔽所述缝隙。
作为一种改进方式，所述第二引向器平行于所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线。
作为一种改进方式，所述半波折回振子为方形、椭圆形或跑道形的环状结构，所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线，与所述方形的长边、椭圆的长轴或跑道形的直线边平行。
作为一种改进方式，所述天线还包括第一接地片、第二接地片和馈电线，所述第一接地片、第二接地片、馈电线和所述半波折合振子设置在所述基板的同一表面，所述馈电线位于所述第一接地片和所述第二接地片之间，所述馈电线和所述第一端电性连接，所述第一接地片和所述第二端电性连接。
作为一种改进方式，所述天线还包括第三接地片，所述第三接地片设置在基板上和所述半波折合振子相对的表面上，所述第三接地片分别和所述第一接地片、第二接地片电性连接。
本发明还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括1×2个或1×3个上述的天线。
本发明实施方式相对于现有技术而言，本发明的天线包括基板和设置于所述基板一表面的半波折合振子、第一引向器和第二引向器，所述半波折合振子、所述第一引向器和所述第二引向器间隔设置，所述第一引向器位于所述第二引向器和所述半波折合振子之间，所述半波折合振子的形状为具有开口的环状，所述半波折合振子包括相对的第一端和第二端，所述第一端用于馈电，所述第二端端用于接地，天线结构简单，易于实现小型化，且抗干扰能力强。
本发明的第一引向器包括第一引向件和第二引向件，所述第一引向件和所述第二引向件位于同一条直线上，所述第一引向件和所述第二引向件间隔第一距离，所述第一引向件和所述第二引向件之间形成缝隙，可以通过调节第一距离的大小，从而改善天线的辐射效率。
本发明的第二引向器改善了天线的增益，降低副瓣，提高了天线的抗干扰能力。
本发明的天线阵列包括1×2个或1×3个上述的天线，天线阵列机构简单，易于小型化。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的天线的立体结构示意图。
图2为本发明实施例提供的辐射单元的立体结构示意图。
图3为本发明实施例提供的引向器的立体结构示意图。
图4为本发明实施例提供的天线的立体结构示意图。
图5为本发明实施例提供的天线的S参数曲线示意图。
图6为本发明实施例提供的天线在俯仰面Theta＝90°的方向图。
图7为本发明实施例提供的天线在方位面Phi＝90°平面的方向图。
图8为本发明实施例提供的天线的辐射方向示意图。
图9A为本申请实施例提供的第一种天线阵列的结构示意图。
图9B为本申请实施例提供的第二种天线阵列的结构示意图。
图10为本发明实施例提供的第一种天线阵列的S曲线示意图。
图11为本发明实施例提供的第一种天线阵列在俯仰面Theta＝90°的方向图。
图12为本发明实施例提供的第一种天线阵列在方位面Phi＝90°平面的方向图。
图13为本发明实施例提供的第一种天线阵列的辐射方向示意图。
图14为本发明实施例提供的第二种天线阵列的S曲线示意图。
图15为本发明实施例提供的第二种天线阵列在俯仰面Theta＝90°的方向图。
图16为本发明实施例提供的第二种天线阵列在方位面Phi＝90°平面的方向图。
图17为本发明实施例提供的第二种天线阵列的辐射方向示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请一并参照图1，本发明提供一种天线1，天线1包括基板10、设置在基板10表面上的辐射单元20、设置在基板10表面上的馈电线30、设置在基板10上的接地组件40和设置在基板10表面上的引向器50。馈电线30与辐射单元20电性连接，接地组件40与辐射单元20电性连接，引向器50和辐射单元20间隔设置。
请参阅图2，辐射单元20为半波折合振子，半波折合振子的形状呈具有开口23的环状，具体的，半波折回振子为方形、椭圆形或跑道形的环状结构，在本实施例中，半波折回振子的形状为方形的环状结构。所述半波折合振子包括相对的第一端21和第二端22，所述第一端21用于馈电，所述第二端22端用于接地。辐射单元20为半波折合振子，提高了天线1的阻抗，辐射单元20能更好的与馈电线30相匹配。
请参阅图3，引向器50和辐射单元20设置在基板10的同一表面上。引向器50包括第一引向器51和第二引向器52，第一引向器51和辐射单元20间隔设置，第二引向器52和第一引向器51间隔设置，第一引向器51位于第二引向器52和辐射单元20之间。
第一引向器51包括第一引向单元511和第二引向单元512，第一引向单元511和第二引向单元512间隔设置，具体的，第一引向单元511和第二引向单元512间隔第一距离D，第一引向单元511和第二引向单元512之间形成缝隙。第一引向单元511和第二引向单元512相互对称。
第一引向单元511包括第一引向件5111和第三引向件5112，第一引向件5111与第三引向件5112电性连接，第一引向件5111和第三引向件5112相互垂直，第三引向件5112位于第一引向件5111远离辐射单元20的一侧。在辐射单元20呈方形时，第一引向件5111和方形的长边平行，在辐射单元20呈椭圆形时，第一引向件5111和椭圆形的长轴平行，在辐射单元20呈跑道形时，第一引向件5111和跑道形的直线变平行。
第二引向单元512包括第二引向件5121和第四引向件5122，第二引向件5121与第四引向件5122电性连接，第二引向件5121和第四引向件5122相互垂直，第四引向件5122位于第二引向件5121远离辐射单元20的一侧。第二引向件5121和第一引向件5111位于同一条直线上，第一引向件5111和第二引向件5121间隔第一距离D，第一引向件5111和第二引向件5121之间形成缝隙。第一距离D的大限不做限定，可以根据需要进行设置。可以通过调节第一距离D的大小，从而改善天线1的辐射效率。第一引向件5111和所述第二引向件5121所在的直线平行于所述半波折合振子的长度方向。具体的，在辐射单元20呈方形时，第一引向件5111和方形的长边平行，在辐射单元20呈椭圆形时，第一引向件5111和椭圆形的长轴平行，在辐射单元20呈跑道形时，第一引向件5111和跑道形的直线变平行，即第一引向件5111和第二引向件5121所在的直线，与所述方形的长边、椭圆的长轴或跑道形的直线边平行。
第二引向器52第二引向器52在所述第一引向器51上的投影遮蔽第一引向件5111和第二引向件5121之间的缝隙，具体的，第二引向器52在所述第一引向件5111和所述第二引向件5121所在直线上的投影遮蔽所述缝隙。第二引向器52为金属片，第二引向器52平行于第一引向件5111和第二引向件5121所在的直线，即第二引向器52与辐射单元20的方形的长边、椭圆的长轴或跑道形的直线边平行。第二引向器52改善了天线1增益，降低副瓣，提高了天线1的抗干扰能力。
请继续参阅图1，馈电线30用于给辐射单元20馈电，馈电线30和辐射单元20位于基板10的同一表面上。馈电线30和和半波折合振子的第一端21电性连接。馈电线30和外部的射频前端电性连接。本实施例中，馈电线30呈直线状，馈电线30和辐射单元20的方形的长边、椭圆的长轴或跑道形的直线边垂直。
请一并参阅图1和图4，接地组件40包括第一接地片41、第二接地片42和第三接地片43，第一接地片41、第二接地片42和辐射单元20设置在基板10的同一表面上，第三辐射片设置在基板10上和辐射单元20相对的表面上。第一接地片41和半波折合振子的第二端22电性连接，馈电线30位于第一接地片41和第二接地片42之间，第三接地片43分别和所述第一接地片41、第二接地片42电性连接。第三接地片43分别和第一接地片41、第二接地片42电性连接时，通过导体电性连接，如使用多个金属柱，金属柱穿过基板10，金属柱的两端分别和第一接地片41、地三接地片电性连接，或金属柱的两端分别和第二接地片42、地三接地片电性连接。
上述天线1的性能如图5、图6、图7和图8所示，从图中可看出，具有较高的增益。
请一并参阅图9A和图9B，本发明还提供一种天线阵列2，天线阵列2包括至少两个上述的天线1。在一实施例中，天线阵列2包括1×2个或1×3个天线1。
在天线阵列2包括1×2个天线1时，天线阵列2的性能如图10、图11、图12和图13所示。
在天线阵列2包括1×3个天线1时，天线阵列2的性能如图14、图15、图16和图17所示。
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 (10)

1.一种天线，其特征在于：所述天线包括基板和设置于所述基板一表面的半波折合振子、第一引向器和第二引向器，所述半波折合振子、所述第一引向器和所述第二引向器间隔设置，所述第一引向器位于所述第二引向器和所述半波折合振子之间，所述半波折合振子的形状为具有开口的环状，所述半波折合振子包括相对的第一端和第二端，所述第一端用于馈电，所述第二端端用于接地。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述第一引向器包括第一引向件和第二引向件，所述第一引向件和所述第二引向件位于同一条直线上，所述第一引向件和所述第二引向件间隔第一距离，所述第一引向件和所述第二引向件之间形成缝隙。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线平行于所述半波折合振子的长度方向。
4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述第一引向器还包括第三引向件和第四引向件，所述第三引向件与所述第一引向件电性连接，所述第三引向件和所述第一引向件垂直，所述第四引向件与第二引向件电性连接，所述第四引向件和所述第二引向件垂直。
5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述第二引向器在所述第一引向件和所述第二引向件所在直线上的投影遮蔽所述缝隙。
6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述第二引向器平行于所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线。
7.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：所述半波折回振子为方形、椭圆形或跑道形的环状结构，所述第一引向件和所述第二引向件所在的直线，与所述方形的长边、椭圆的长轴或跑道形的直线边平行。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：所述天线还包括第一接地片、第二接地片和馈电线，所述第一接地片、第二接地片、馈电线和所述半波折合振子设置在所述基板的同一表面，所述馈电线位于所述第一接地片和所述第二接地片之间，所述馈电线和所述第一端电性连接，所述第一接地片和所述第二端电性连接。
9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于：所述天线还包括第三接地片，所述第三接地片设置在基板上和所述半波折合振子相对的表面上，所述第三接地片分别和所述第一接地片、第二接地片电性连接。
10.一种天线阵列，其特征在于：所述天线阵列包括1×2个或1×3个如上述权利要求1～9任一项所述的天线。
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