CN112467348B - 多频共面振子及基站天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种多频共面振子及基站天线，其中多频共面振子包括：第一信号板，第一信号板上集成设有低频辐射臂组和高频辐射臂组，高频辐射臂组设于第一信号板的中间部位，低频辐射臂组设于高频辐射臂组的外围。本发明提供的一种多频共面振子及基站天线，提出集成高、低频辐射单元的思路，设计高、低频辐射臂组共面振子，高频辐射臂组和低频辐射臂组位于同一平面上，有利于减弱高低频辐射单元的相互寄生影响，提升天线性能指标；且高低频辐射臂组一体化设计，还避免了高低频辐射单元并排设置的空间问题，有利于实现天线的小型化，适应多端口融合天线的发展需求。

Description

多频共面振子及基站天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多频共面振子及基站天线。

背景技术

由于基站选址的资源限制，5G时代天馈解决方案需要同时满足4G和5G网络覆盖，因此基站天线频段和端口越来越多，天线集成化越来越高。

在多频融合天线中，应用传统辐射单元，存在高低频之间的互耦影响，对天线性能带来以下弊端：低频辐射单元作为大尺寸边界，影响了临近高频辐射单元的辐射效率，恶化其性能指标。高频辐射单元在其临近的低频辐射单元上产生寄生电流，恶化低频辐射单元的性能指标。在互耦影响下，相对单频天线，同等天线口径的融合天线增益下降明显。采用传统压铸辐射单元，不利于天线融合设置，不利于实现天线小型化。目前辐射单元采用同轴线馈电方式，操作自由度高，无可靠约束，不利于实现自动化生产。

现有多频天线中的辐射单元存在高低频之间互耦影响较大，不利于天线小型化的问题。

发明内容

本发明提供一种多频共面振子及基站天线，用以解决或部分解决现有多频天线中的辐射单元存在高低频之间互耦影响较大，不利于天线小型化的问题。

本发明提供一种多频共面振子，包括：第一信号板，所述第一信号板上集成设有低频辐射臂组和高频辐射臂组，所述高频辐射臂组设于所述第一信号板的中间部位，所述低频辐射臂组设于所述高频辐射臂组的外围。

根据本发明提供的一种多频共面振子，所述高频辐射臂组和所述低频辐射臂组分别包括四个呈中心对称分布的辐射臂；所述高频辐射臂组的辐射臂的开路终端设有内折枝节；所述低频辐射臂组的相邻两个辐射臂的开路终端设有平行交指结构。

根据本发明提供的一种多频共面振子，还包括在所述第一信号板的下方向下依次设置的第二信号板和第三信号板，所述第二信号板和所述第三信号板分别平行于所述第一信号板；所述第二信号板上设有高频接地面，所述第三信号板的下表面设有低频接地面。

根据本发明提供的一种多频共面振子，所述第二信号板与所述第一信号板之间的距离为高频工作频段的中心频点波长的0.2-0.3倍。

根据本发明提供的一种多频共面振子，还包括分别垂直连接于所述第一信号板下表面的第四信号板和第五信号板；所述第四信号板和所述第五信号板相交形成有四个侧边，任一侧边的第一侧面上设有低频馈电线和高频馈电线，所述高频馈电线设于所述低频馈电线的内侧。

根据本发明提供的一种多频共面振子，任一侧边的第二侧面上设有低频接地线和高频接地线，所述高频接地线设于所述低频接地线的内侧。

根据本发明提供的一种多频共面振子，所述第二信号板通过所述第四信号板和所述第五信号板进行固定，且所述第二信号板上与所述低频馈电线和所述高频馈电线对应处分别设有避让槽。

根据本发明提供的一种多频共面振子，所述低频馈电线上设置开路或短路滤波枝节。

根据本发明提供的一种多频共面振子，所述第三信号板的上表面设有与低频馈电线连接的低频功分电路；所述第四信号板和所述第五信号板上分别设有与高频馈电线连接的高频功分电路。

本发明还提供一种基站天线，包括上述多频共面振子。

本发明提供的一种多频共面振子及基站天线，提出集成高、低频辐射单元的思路，设计高、低频辐射臂组共面振子，高频辐射臂组和低频辐射臂组位于同一平面上，有利于减弱高低频辐射单元的相互寄生影响，提升天线性能指标；且高低频辐射臂组一体化设计，还避免了高低频辐射单元并排设置的空间问题，有利于实现天线的小型化，适应多端口融合天线的发展需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的多频共面振子的俯视示意图；

图2是本发明提供的多频共面振子的整体示意图；

图3是本发明提供的多频共面振子的馈电和接地结构示意图；

图4是本发明提供的多频共面振子的安装示意图。

附图标记：

1、第一信号板；2、第二信号板；3、第三信号板；4、第四信号板；5、第五信号板；6、反射板；11、第一信号板介质基板；12、高频辐射臂组；121和122、高频+45°极化偶极子；123和124、高频-45°极化偶极子；13、低频辐射臂组；131和132、低频-45°极化偶极子；133和134、低频+45°极化偶极子；16、高频馈电点；17、低频馈电点；18、平行交指结构；21、避让槽；31、低频馈电线过渡段；311、低频馈电等二功分器；41、高频接地线；42、低频接地线；51、高频馈电线；52、低频馈电线；511、高频馈电等二功分器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1-图4描述本发明的多频共面振子及基站天线。

参考图1，本实施例提供一种多频共面振子，该多频共面阵子包括：第一信号板1，第一信号板1上集成设有低频辐射臂组13和高频辐射臂组12，高频辐射臂组12设于第一信号板1的中间部位，低频辐射臂组13设于高频辐射臂组12的外围。高频辐射臂组12形成高频辐射单元的辐射面；低频辐射臂组13形成低频辐射单元的辐射面。低频和高频之间相互独立，共存设在第一信号板1上。且低频辐射臂组13设在第一信号板1的外围空间，可满足低频设置的面积需求。

本实施例提供的一种多频共面振子，提出集成高、低频辐射单元的思路，设计高、低频辐射臂组13共面振子，高频辐射臂组12和低频辐射臂组13位于同一平面上，有利于减弱高低频辐射单元的相互寄生影响，提升天线性能指标；且高低频辐射臂组13一体化设计，还避免了高低频辐射单元并排设置的空间问题，有利于实现天线的小型化，适应多端口融合天线的发展需求。

在上述实施例的基础上，进一步地，高频辐射臂组12和低频辐射臂组13分别包括四个呈中心对称分布的辐射臂。高频辐射臂组12由成对的半波偶极子组成二元阵形式。高频辐射臂组12包括沿+45°方向设置的一对辐射臂以及沿-45°方向设置的一对辐射臂；两对辐射臂垂直正交。低频辐射臂组13同样由成对的半波偶极子组成二元阵形式。低频辐射臂组13包括沿+45°方向设置的一对辐射臂以及沿-45°方向设置的一对辐射臂；两对辐射臂垂直正交。高频辐射臂组12的辐射臂的开路终端设有内折枝节；低频辐射臂组13的相邻两个辐射臂的开路终端设有平行交指结构18。

具体的，参考图1，本实施例中第一信号板1的正面内环设有高频辐射单元辐射臂组。且高频辐射臂组12由成对的半波偶极子组成二元阵形式。高频辐射臂组12分为±45°垂直正交的两个方向。其中+45°方向包括成对的高频+45°极化偶极子121和122并组成二元阵；-45°方向包括成对的高频-45°极化偶极子123和124并组成二元阵。辐射臂的开路终端设有内折延伸的枝节，用于调节谐振频率，拓展工作频率带宽。即高频辐射臂组12中相邻两个辐射臂之间呈断开状，具有间隙；辐射臂的端部连接由向内折延伸的枝节。

进一步地，第一信号板1的正面外环设有低频辐射单元辐射臂组。低频辐射臂组13分为±45°垂直正交的两个方向。其中+45°方向包括成对的低频+45°极化偶极子133和134并组成二元阵；-45°方向包括成对的低频-45°极化偶极子131和132并组成二元阵。相邻辐射臂的开路终端设有平行交指结构18；通过调整平行交指结构18的长度和缝隙宽度，改变极化间耦合强度，调整谐振模式和工作频率带宽。即低频辐射臂组13中相邻两个辐射臂之间同样呈断开状，具有间隙；且相邻两个辐射臂之间在开路终端处设有相互平行段。即沿周向前一个辐射臂的末端与后一个辐射臂的前端具有一段呈相互平行状。

进一步地，低频辐射臂组13和高频辐射臂组12中的辐射臂可分别为多边结构。也可为其他结构，以能有效利用介质基板的面积且有利于辐射指标为目的，具体不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，多频共面振子还包括在第一信号板1的下方向下依次设置的第二信号板2和第三信号板3，第二信号板2和第三信号板3分别平行于第一信号板1；第二信号板2上设有高频接地面；第三信号板3的下表面设有低频接地面。用来实现高频辐射单元和低频辐射单元的分别接地，满足高频辐射单元和低频辐射单元对高度的不同需求，使得高频辐射单元和低频辐射单元的一体化设计能够实现。

在上述实施例的基础上，进一步地，第二信号板2与第一信号板1之间的距离为高频工作频段的中心频点波长的0.2-0.3倍。优选的，第二信号板2与第一信号板1在高度方向的距离为λ_高/4；其中，λ_高为高频工作频段的中心频点波长。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，多频共面振子还包括分别垂直连接于第一信号板1下表面的第四信号板4和第五信号板5；第四信号板4和第五信号板5相交形成有四个侧边，任一侧边的第一侧面上设有低频馈电线52和高频馈电线51，高频馈电线51设于低频馈电线52的内侧。即高频馈电线51靠近信号板的中间设置，低频馈电线52靠近信号板的边缘设置；使得与高频辐射臂组12和低频辐射臂组13的位置对应，便于连接。

具体的，第四信号板4和第五信号板5可对应沿±45°方向设置；使得第四信号板4和第五信号板5与高频辐射臂组12中的两对辐射臂一一对应；同样与低频辐射臂组13中的两对辐射臂同样一一对应。四个侧边与高频辐射臂组12中的四个辐射臂一一对应，四个侧边同样也与低频辐射臂组13中的四个辐射臂一一对应。每个侧边上的低频馈电线52与低频辐射臂组13中位于其上方的对应辐射臂连接；每个侧边上的高频馈电线51与高频辐射臂组12中位于其上方的对应辐射臂连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，任一侧边的第二侧面上设有低频接地线42和高频接地线41，高频接地线41设于低频接地线42的内侧。第一侧面和第二侧面为相对的两个侧面。同样的，每个侧边上的低频接地线42与低频辐射臂组13中位于其上方的对应辐射臂连接；每个侧边上的高频接地线41与高频辐射臂组12中位于其上方的对应辐射臂连接。

具体的，每个侧边的顶部可设置两个凸起，第一信号板1上与凸起对应处设有开槽；凸起插入开槽中，实现第一信号板1与第四信号板4和第五信号板5之间的连接。且每个侧边上的一个凸起与上方的高频辐射臂组12位置对应，另一个凸起与上方的低频辐射臂组13位置对应。每个侧边第一侧面上的高频馈电线51在一个凸起的一侧与对应的高频辐射臂组12中的辐射臂连接；每个侧边第二侧面上的高频接地线41在该凸起的另一侧与对应的高频辐射臂组12中的辐射臂连接。同样的，每个侧边第一侧面上的低频馈电线52在另一个凸起的一侧与对应的低频辐射臂组13中的辐射臂连接；每个侧边第二侧面上的低频接地线42在该凸起的另一侧与对应的低频辐射臂组13中的辐射臂连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，第二信号板2通过第四信号板4和第五信号板5进行固定。进一步地，第二信号板2可被第四信号板4和第五信号板5分为四部分，四部分分别通过第四信号板4和第五信号板5连接固定。具体的，第二信号板2的每部分侧边上可设置卡体，例如凸块，在第四信号板4和第五信号板5的对应位置设有卡孔，卡体插入卡孔中实现连接固定；还可另外进行焊接以保证连接牢固性。且第二信号板2上与低频馈电线52和高频馈电线51对应处分别设有避让槽21。即低频馈电线52和高频馈电线51分别在避让槽21处穿过第二信号板2，避免与第二信号板2接触产生干扰。

在上述实施例的基础上，进一步地，低频馈电线52上设置开路或短路滤波枝节。用来抑制高频电磁信号。

在上述实施例的基础上，进一步地，第三信号板3的上表面设有与低频馈电线52连接的低频功分电路；第四信号板4和第五信号板5上分别设有与高频馈电线51连接的高频功分电路。具体的，第三信号板3上设有两个低频功分电路，对应低频两个极化。同样的，第四信号板4和第五信号板5上各设置一个高频功分电路，对应高频两个极化。第四信号板4在设置高频馈电线51的侧面设置高频功分电路；第五信号板5同样在设置高频馈电线51的侧面设置高频功分电路。

进一步地，高频功分电路位于第二信号板2的下方；便于连接。第三信号板3位于第四信号板4和第五信号板5的底部；形成共面振子的底座。第三信号板3可连接在反射板6上。具体的，第四信号板4和第五信号板5的底部可分别设置卡体，例如可为凸块，第三信号板3上对应设有卡孔，卡体插入卡孔中实现连接固定；还可另外进行焊接以保证连接牢固性。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种基站天线，该基站天线包括上述任一实施例所述的多频共面振子。

上述共面振子，可以降低双频间的寄生影响，优化振子辐射性能；另外该共面振子，采用二元阵形式的偶极子，有效提升振子单元增益。基站天线采用上述集成的多频共面振子，有利于实现天线的小型化设计。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4，本实施例的目的是提供多频共面振子及基站天线，用以解决目前多频融合天线存在的技术难点，提升天线的性能指标，同时改善生产效率。本实施例中共面振子包括5组高频信号板，分别为第一、第二、第三、第四、第五高频信号板，其中第一、第二、第三信号板3依次平行设置，并平行与地平面。其中第三信号板3与反射板6贴合设置。第四、第五信号板5垂直交叉，并垂直设置在第一、第三信号板3之间。第四、第五信号板5的垂直交叉轴线与三块平行板中心轴线重合。进一步地，高频信号板可以是介质基板11单面或双面覆铜的形式，也可以是介质基板11加载金属贴片的形式。

其中，第一信号板1的内外环分别设有高频、低频共面辐射单元，且辐射单元由成对的半波偶极子组成二元阵形式。两组二元阵的馈电点连线垂直正交，分别构成高、低频辐射单元的正负极化。第二信号板2设在第一、三信号板中间，形成对高频辐射单元的地平面。第三信号板3与第四、五信号板相连接，形成振子底座，同时设有低频辐射元的等功分电路。第四、五信号板设有馈电电路，对第一信号板1的辐射单元激励馈电。第四、第五信号板5还设置高频等功分馈电网络。另外，低频馈电网络设置开路或短路滤波枝节。

具体的，如图3所示，第二信号板2至少单面敷设导体，距离第一信号板1高度约为λ_高/4。通过卡孔和卡体，第二信号板2与第四、第五信号板5垂直连接。第二信号板2设有贯穿的避让槽21，避让第四、第五信号板5上的信号线；同时，第二信号板2与第四、第五信号板5的高频接地线41电连接。其中，λ_高为高频工作频段的中心频点波长。通过第二信号板2的导体平面形成高频辐射单元的对地辐镜像面。

进一步地，第三信号板3双面敷设导体。底面为接地面，上面敷设低频两个极化的等功分馈电电路即低频功分电路，包括低频馈电线过渡段31和低频馈电等二功分器311。其中，低频馈电等二功分器311主传输段终端为低频辐射单元馈电输入端。另外，第三信号板3接地面与第四、第五信号板5高、低频接地线42电连接。通过卡孔和卡体，第三信号板3与第四、第五信号板5垂直连接。

进一步地，第四、第五信号板5作为振子的正负极化巴伦。两组信号板垂直交叉，并垂直于第一信号板1。通过卡孔和卡体，由上至下，第四、第五信号板5分别与第一、第二、第三信号板3物理连接。第四、第五信号板5一面均敷设高、低频馈电网络，分别对第一信号板1高、低频正负极化辐射臂进行馈电；另一面敷设接地面，形成高频信号的传输回路和对辐射臂的平衡馈电。

进一步地，如图3所示，高频馈电线51设置在第五信号板5内侧，其一端向上延伸，并与高频馈电点16一侧电连接；同时，高频馈电线51对应的另一侧设置接地线，并与高频馈电点16另一侧电连接，形成平衡馈电。

同样的，低频馈电线52设置在第五信号板5外侧，其一端向上延伸，并与低频馈电点17一侧电连接；同时，低频馈电线52对应的另一侧设置接地线，并与低频馈电点17另一侧电连接，形成平衡馈电。另外，低频馈电线52设置开路或短路滤波枝节，抑制高频电磁信号。

进一步地，第四、第五信号板5下部还设置高频馈电等二功分器511。其中，高频馈电等二功分器511主传输段终端为高频辐射单元馈电输入端。

另一方面，本实施例还提供一种基站天线，应用所述的多频共面振子。

该多频共面振子及基站天线，解决了目前小型化、多端口融合天线背景下，应用传统辐射单元导致天线辐射效率低，性能指标恶化，生产效率低的问题。利用集成高、低频辐射单元的思路，设计高、低频共面振子。一体化成型的辐射臂、巴伦和馈电网络，结构简单。通过应用多频共面振子替代现有辐射单元，通过对多频辐射单元的一体化设计，减弱了高低频辐射单元的相互寄生影响，提升天线性能指标。对辐射臂采用二元阵形式，有效提升辐射单元的增益，进而提升天线增益。多频共面振子，避免了高低频辐射元并排设置的空间问题，利于实现天线小型化。本共面振子，采用模块化的设计思路，刚性装配，利于天线实现自动化生产，提升生产效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多频共面振子，其特征在于，包括：第一信号板，所述第一信号板上集成设有低频辐射臂组和高频辐射臂组，所述高频辐射臂组设于所述第一信号板的中间部位，所述低频辐射臂组设于所述高频辐射臂组的外围；

所述高频辐射臂组和所述低频辐射臂组分别包括四个呈中心对称分布的辐射臂；所述高频辐射臂组的辐射臂的开路终端设有内折枝节；所述低频辐射臂组的相邻两个辐射臂的开路终端设有平行交指结构；

还包括在所述第一信号板的下方向下依次设置的第二信号板和第三信号板，所述第二信号板和所述第三信号板分别平行于所述第一信号板；所述第二信号板上设有高频接地面，所述第三信号板的下表面设有低频接地面；

所述第二信号板与所述第一信号板之间的距离为高频工作频段的中心频点波长的0.2-0.3倍；

所述高频辐射臂组和所述低频辐射臂组位于同一平面上。

2.根据权利要求1所述的多频共面振子，其特征在于，还包括分别垂直连接于所述第一信号板下表面的第四信号板和第五信号板；所述第四信号板和所述第五信号板相交形成有四个侧边，任一侧边的第一侧面上设有低频馈电线和高频馈电线，所述高频馈电线设于所述低频馈电线的内侧。

3.根据权利要求2所述的多频共面振子，其特征在于，任一侧边的第二侧面上设有低频接地线和高频接地线，所述高频接地线设于所述低频接地线的内侧。

4.根据权利要求2所述的多频共面振子，其特征在于，所述第二信号板通过所述第四信号板和所述第五信号板进行固定，且所述第二信号板上与所述低频馈电线和所述高频馈电线对应处分别设有避让槽。

5.根据权利要求2所述的多频共面振子，其特征在于，所述低频馈电线上设置开路或短路滤波枝节。

6.根据权利要求2所述的多频共面振子，其特征在于，所述第三信号板的上表面设有与低频馈电线连接的低频功分电路；所述第四信号板和所述第五信号板上分别设有与高频馈电线连接的高频功分电路。

7.一种基站天线，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一所述的多频共面振子。