CN112054303A - 一种宽频低剖面4x4阵列双极化定向天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,包括天线本体,天线本体包括反射板、高频介质基板、圆形垫柱、辐射单元、螺母、同轴线缆和射频连接器,高频介质基板安装于反射板正上方的中部,圆形垫柱设置有若干组且均匀安装于高频介质基板和反射板的连接处,辐射单元分设有若干组且均匀设置于圆形垫柱上,辐射单元与圆形垫柱的连接处均穿插有螺柱,螺母螺纹固定于螺柱上且与辐射单元相接触,辐射单元中心电流零点与反射板进行短接,且辐射单元的表面对称开设有开窗口一和开窗口二。本发明通过对天线辐射单元进行优化设计,采用区别于传统的圆形或方形的辐射贴片,具有宽频带、高隔离度、高交叉极化比以及低剖面的优点。
Description
技术领域
本发明涉及定向天线技术领域,具体为一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线。
背景技术
定向天线是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强,而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。采用定向发射天线的目的是增加辐射功率的有效利用率,增加保密性;采用定向接收天线的主要目的是增强信号强度增加抗干扰能力,其中包括双极化定向天线,目前对于定向传输数据的需求日益增加,因此对于天线的增益、波瓣宽度、隔离度、交叉极化比等指标提出了更高要求。要设计一款18dBi的天线,水平面波瓣宽度和垂直面波瓣宽度都为17度,一般会采用4X4单元的阵列天线形式,天线的辐射单元一般为圆形或者方形,馈电网络一般会采用同相馈电的方式进行馈电。
然而,现有的18dBi的天线设计方式在使用的过程中存在以下的问题:(1)这种方式缺点就是天线带宽不够,无法覆盖5.15GHz~5.85GHz整个带宽;(2)由于同相馈电的关系,两个端口之间隔离度往往只有15dB左右,无法满足系统需求的20dB隔离度的要求,也无法保证交叉极化比达到15dB以上的要求。为此,因此,需要设计一款正负45度双极化低剖面的天线,能够解决上述带宽不够、隔离度、交叉极化比等指标不满足要求的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,解决了天线带宽不够,无法覆盖5.15GHz~5.85GHz整个带宽,且由于同相馈电的关系,两个端口之间的隔离度往往只有15dB左右,无法满足系统需求的20dB隔离度的要求,也无法保证交叉极化比达到15dB以上的要求这一技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,包括天线本体,所述天线本体包括反射板、高频介质基板、圆形垫柱、辐射单元、螺母、同轴线缆和射频连接器,所述高频介质基板安装于反射板正上方的中部,所述圆形垫柱设置有若干组且均匀安装于高频介质基板和反射板的连接处,所述辐射单元分设有若干组且均匀设置于圆形垫柱上,所述辐射单元与圆形垫柱的连接处均穿插有螺柱,所述螺母螺纹固定于螺柱上且与辐射单元相接触,所述辐射单元中心电流零点与反射板进行短接,且所述辐射单元的表面对称开设有开窗口一和开窗口二,所述开窗口一和开窗口二分别安装有正45度极化馈电点和配合使用的负45度极化馈电点,所述高频介质基板上还均匀安装有若干组焊盘,所述正45度极化馈电点和负45度极化馈电点的下端焊接于相邻两组焊盘的表面,所述同轴电缆分设有两组且分别安装于反射板背面的上下两端,所述同轴电缆的内端与高频介质基板的连接处焊接有馈电点和接地点,所述射频连接器分设有两组且分别焊接于两组同轴线缆的外端。
作为本发明的一种优选实施方式,所述圆形垫柱、辐射单元、螺柱和螺母均对应安装有16组,若干组辐射单元呈4X4阵列分布。
作为本发明的一种优选实施方式,所述圆形垫柱呈柱状结构且高度为2.5mm,所述圆形垫柱的上端与辐射单元的背面相接触。
作为本发明的一种优选实施方式,所述辐射单元包括主面和加工成型于主面外围的若干组异形凸块,所述主面的每个面均加工成型有两组异形凸块,所述异形凸块的外围呈弧形结构。
作为本发明的一种优选实施方式,相邻两组所述异形凸块之间形成有槽口,所述槽口的内壁呈弧面结构。
作为本发明的一种优选实施方式,所述开窗口一和开窗口二分别位于辐射单元的左上角和右上角且分别呈45度角和135度角。
作为本发明的一种优选实施方式,所述开窗口一和开窗口二均呈矩形结构且规格。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1.本发明通过对天线辐射单元进行优化设计,采用区别于传统的圆形或者方形的辐射贴片,具有宽频带、高隔离度、高交叉极化比以及低剖面的优点。同时由于结构稳定、易于组装、可以降低工时和成本、一致性高,便于量产,具备良好的市场前景。
2.本发明设计的结构具有尺寸小、性能稳定性高和通用型高的特点,方便进行组成和安装。
附图说明
图1为本发明的整体正面结构图;
图2为本发明的整体背面结构图;
图3为本发明的整体侧视结构图。
图中:1、反射板;2、高频介质基板;3、圆形垫柱;4、辐射单元;5、螺母;6、同轴线缆;7、射频连接器;8、主面;9、异形凸块;10、槽口;11、螺柱;21、焊盘;23、馈电点;24、接地点;41、正45度极化馈电点;42、负45度极化馈电点;43、开窗口一;44、开窗口二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,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。
请参阅图1-3,本发明提供一种技术方案:一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,包括天线本体,天线本体包括反射板1、高频介质基板2、圆形垫柱3、辐射单元4、螺母5、同轴线缆6和射频连接器7,高频介质基板2安装于反射板1正上方的中部,圆形垫柱3设置有若干组且均匀安装于高频介质基板2和反射板1的连接处,辐射单元4分设有若干组且均匀设置于圆形垫柱3上,辐射单元4与圆形垫柱3的连接处均穿插有螺柱11,螺母5螺纹固定于螺柱11上且与辐射单元4相接触,辐射单元4中心电流零点与反射板1进行短接,且辐射单元4的表面对称开设有开窗口一43和开窗口二44,开窗口一43和开窗口二44分别安装有正45度极化馈电点和配合使用的负45度极化42馈电点,高频介质基板2上还均匀安装有若干组焊盘21,正45度极化馈电点和负45度极化42馈电点的下端焊接于相邻两组焊盘21的表面,同轴电缆分设有两组且分别安装于反射板1背面的上下两端,同轴电缆的内端与高频介质基板2的连接处焊接有馈电点23和接地点24,射频连接器7分设有两组且分别焊接于两组同轴线缆6的外端。
进一步改进地,如图1所示:圆形垫柱3、辐射单元4、螺柱11和螺母5均对应安装有16组,若干组辐射单元4呈4X4阵列分布。
进一步改进地,如图3所示:圆形垫柱3呈柱状结构且高度为2.5mm,圆形垫柱3的上端与辐射单元4的背面相接触。
进一步改进地,如图1所示:辐射单元4包括主面8和加工成型于主面8外围的若干组异形凸块9,主面8的每个面均加工成型有两组异形凸块9,异形凸块9的外围呈弧形结构。
进一步改进地,如图1所示:相邻两组异形凸块9之间形成有槽口10,槽口10的内壁呈弧面结构。
进一步改进地,如图1所示:开窗口一43和开窗口二44分别位于辐射单元4的左上角和右上角且分别呈45度角和135度角。
具体地,开窗口一43和开窗口二44均呈矩形结构且规格。
在使用时:本发明该天线有7个部分组成:1对应的是反射板,2对应的是带有馈电网络的高频介质基板,3对应的是圆形垫柱,4对应的是辐射单元,5对应的是螺母,6对应的是同轴线缆,7对应的是射频连接器,其中带有馈电网络的高频介质基板2是在反射板1的正上方,通过反射板1上面的16个螺柱11进行定位固定,在高频介质基板2的上面,还垫有16个高度为2.5mm的圆形垫柱3,在圆形垫柱3的上面还有16个辐射单元,都是通过反射板1上面的16个螺柱11进行定位固定,然后通过16个螺母5进行固定,使得1、2、3、4通过11进行固定连接,辐射单元4中心电流零点与反射板的地进行短接,可以起到防雷击的作用,辐射单元4上面的正负45度极化馈电点41和42与高频介质基板上面的馈电网络上的焊盘21和22通过焊接的方式连接在一起,同轴线缆6与高频介质基板2上面的馈电网络是与馈电点23和接地点24通过焊接的方式连接在一起,可以实现信号的传输,射频连接器7与同轴线缆6是通过焊接工艺连接在一起,信号通过射频连接器7经过同轴线缆6与馈电网络上面的馈电点23输入到馈电网络,通过馈电网络的功率和相位的分配,将信号传输到天线的辐射单元4和5上,将高频电流转化成电磁波辐射出去。
辐射单元4的形状不是传统的圆形或者方形,是在方形的基础上进行了一些优化,并且由于开窗口43和44的存在,改变电流走向,展宽了天线的带宽,改善了端口之间的隔离度,提高了交叉极化比。由于垫柱3的高度只有2.5mm,所以整个天线的高度很低,具有低剖面优势。另外将辐射贴片与馈电点的连接部分做成一个整体,极大的方便了组装,结构稳定,一致性好。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,包括天线本体,其特征在于:所述天线本体包括反射板(1)、高频介质基板(2)、圆形垫柱(3)、辐射单元(4)、螺母(5)、同轴线缆(6)和射频连接器(7),所述高频介质基板(2)安装于反射板(1)正上方的中部,所述圆形垫柱(3)设置有若干组且均匀安装于高频介质基板(2)和反射板(1)的连接处,所述辐射单元(4)分设有若干组且均匀设置于圆形垫柱(3)上,所述辐射单元(4)与圆形垫柱(3)的连接处均穿插有螺柱(11),所述螺母(5)螺纹固定于螺柱(11)上且与辐射单元(4)相接触,所述辐射单元(4)中心电流零点与反射板(1)进行短接,且所述辐射单元(4)的表面对称开设有开窗口一(43)和开窗口二(44),所述开窗口一(43)和开窗口二(44)分别安装有正45度极化馈电点和配合使用的负45度极化(42)馈电点,所述高频介质基板(2)上还均匀安装有若干组焊盘(21),所述正45度极化馈电点和负45度极化(42)馈电点的下端焊接于相邻两组焊盘(21)的表面,所述同轴电缆分设有两组且分别安装于反射板(1)背面的上下两端,所述同轴电缆的内端与高频介质基板(2)的连接处焊接有馈电点(23)和接地点(24),所述射频连接器(7)分设有两组且分别焊接于两组同轴线缆(6)的外端。
2.根据权利要求1所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:所述圆形垫柱(3)、辐射单元(4)、螺柱(11)和螺母(5)均对应安装有16组,若干组辐射单元(4)呈4X4阵列分布。
3.根据权利要求2所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:所述圆形垫柱(3)呈柱状结构且高度为2.5mm,所述圆形垫柱(3)的上端与辐射单元(4)的背面相接触。
4.根据权利要求3所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:所述辐射单元(4)包括主面(8)和加工成型于主面(8)外围的若干组异形凸块(9),所述主面(8)的每个面均加工成型有两组异形凸块(9),所述异形凸块(9)的外围呈弧形结构。
5.根据权利要求4所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:相邻两组所述异形凸块(9)之间形成有槽口(10),所述槽口(10)的内壁呈弧面结构。
6.根据权利要求4所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:所述开窗口一(43)和开窗口二(44)分别位于辐射单元(4)的左上角和右上角且分别呈45度角和135度角。
7.根据权利要求6所述的一种宽频低剖面4X4阵列双极化定向天线,其特征在于:所述开窗口一(43)和开窗口二(44)均呈矩形结构且规格。
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CN113193338A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-07-30 | 上海增信电子有限公司 | 一种应用于5g通信的低旁瓣宽频四端口定向天线 |
CN113193338B (zh) * | 2021-02-20 | 2023-04-18 | 上海增信电子有限公司 | 一种应用于5g通信的低旁瓣宽频四端口定向天线 |
WO2023113284A1 (ko) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | 삼성전자 주식회사 | 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치 |
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