CN112787079A - 一种小型化直流接地的辐射单元及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种小型化直流接地的辐射单元及天线,所述辐射单元包括辐射结构、多根同轴线及金属巴伦,辐射结构包括辐射基板及设置于辐射基板上的多对辐射臂;每根同轴线包括分别与一对辐射臂的两个辐射臂电性相连的内导体和外导体;金属巴伦的一端与同轴线的外导体电性相连,另一端电性连接到与同轴线的内导体相连的辐射臂上。本发明实现了每个辐射单元的直流接地,且结构简单,安装方便,并且有良好的稳定性和一致性。

Description

一种小型化直流接地的辐射单元及天线
技术领域
本发明涉及一种移动通信领域,尤其是涉及一种小型化直流接地的无线天线的辐射单元及天线。
背景技术
防雷电是所有天线至关重要的一个要求,直流接地是目前最有效的一项防雷防电的技术,当前基站天线的直流接地都是做在馈电网络或移相器里面,如果每个振子的直流接地都设计在同一馈电网络里,电路板设计会很复杂,现有技术往往只针对部分振子做直流接地,这样只能起到部分接地的作用,而其余的振子没有被接地保护。
当前也有些阵子采用的是耦合接地的方法,但是该方案并不能起到真正的防雷防电的作用。
另外,现有的有些阵子在巴伦处做直流接地,但是由于接地线非常细,经不起高压高功率实验,而且在巴伦处做直流接地,匹配会相对困难,导致阵子回损很差,很难做到宽带,而且阵子尺寸也会大很多。且现有的阵子做直流接地以后,装配更复杂,量产一致性也较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种小型化直流接地的辐射单元及天线。
为实现上述目的,本发明提出如下技术方案:一种小型化直流接地的辐射单元,包括:
辐射结构,包括辐射基板及设置于所述辐射基板上的多对辐射臂,所述辐射基板包括上表面和下表面,所述多对辐射臂设置于所述上表面上;
多根同轴线,一根所述同轴线对应一对辐射臂,且每根所述同轴线均包括内导体和外导体,所述外导体与一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与该对辐射臂的另一个辐射臂电性相连;
金属巴伦,所述金属巴伦的一端与所述同轴线的外导体电性相连,另一端电性连接到与同轴线的内导体相连的辐射臂上。
优选地,所述金属巴伦一体成型,所述金属巴伦包括接地板及自接地板一侧延伸出的第一金属巴伦及与第一金属巴伦间隔设置的第二金属巴伦,所述同轴线的外导体与接地板电性相连。
优选地,所述辐射基板上设置两对辐射臂,每对辐射臂同轴且对称设置,且两对辐射臂的对称轴相正交。
优选地,所述辐射单元包括第一同轴线和第二同轴线,所述第一同轴线的外导体与其中一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与所述一对辐射臂的另一个辐射臂电性相连;所述第二同轴线的外导体与另一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与所述另一对辐射臂的另一个辐射臂电性相连。
优选地,所述辐射基板上设置多个贯穿的金属化过孔,所述同轴线的外导体通过所述金属化过孔与对应的辐射臂电性相连。
优选地,所述辐射基板上设置至少一个贯穿的过孔和至少一条馈电线,所述同轴线的内导体通过所述过孔与所述馈电线电性相连,所述馈电线与对应的辐射臂电性相连。
优选地,所述过孔包括第一过孔,所述馈电线包括设置于辐射基板上表面的第一馈电线,所述第一同轴线的内导体通过所述第一过孔与所述第一馈电线的一端电性相连,所述第一馈电线的另一端与辐射臂电性相连。
优选地,所述过孔包括第二过孔,所述馈电线包括设置于辐射基板上且绕过所述第一馈电线的第二馈电线,所述第二同轴线的内导体通过所述第二过孔与所述第二馈电线的一端电性相连,所述第二馈电线的另一端与辐射臂电性相连。
优选地,所述第二馈电线包括设置于辐射基板上表面的第一电感和设置于辐射基板下表面的第二电感,所述第二同轴线的内导体与所述第一电感的一端电性相连,所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端电性相连,所述第二电感的另一端与辐射臂电性相连。
优选地,所述第二电感通过设置于辐射基板上的第二金属化过孔与第一电感和辐射臂电性相连。
优选地,所述金属巴伦的另一端和同轴线均电性连接到一接地板上。
优选地,所述同轴线和金属巴伦的高度可调。
优选地,所述辐射基板的上方还设置一引向片。
本发明还揭示了另外一种技术方案:一种天线,包括一反射板及设置于所述反射板上的至少一个所述的辐射单元。
优选地,所述天线还包括若干设于反射板上的馈电板,所述馈电板上设有至少一个接地区域,所述金属巴伦的接地板与对应馈电板上的接地区域电性相连。
本发明的有益效果是:
1、本发明的辐射单元是一个完整的组件,包括辐射结构、同轴线和金属巴伦三个部件,结构非常简单,安装方便,并且有良好的稳定性和一致性。
2、本发明通过将金属巴伦的一端与同轴线一起均固定到接地板上,另一端支撑辐射基板并连接到与内导体连接的辐射臂上,这样既能有效的固定住辐射基板和同轴线,又能解决同轴馈电的电流的不平衡性,达到了真正直流接地的目的。
3、本发明辐射单元由于高度能够灵活的调节,可以根据客户的需求来改善单元的驻波或者波束宽度的问题,从而匹配非常简单,能够极大的增加带宽;而且巴伦是由金属钣金件做成的,能承受高压高功率实验,结构非常简单,装配更加方便。
4、用本发明辐射单元组成的阵列天线,无需再在馈电网络中增加任何直流接地的特征,简化了工作,减少了设计成本,而且该阵列天线的每个振子都实现了直流接地,从而使组成的阵列天线真正实现了直流接地。
附图说明
图1是本发明辐射单元的立体结构示意图;
图2是本发明辐射单元不同角度的立体结构示意图;
图3是本发明辐射结构的俯视结构示意图;
图4是本发明辐射结构的仰视结构示意图;
图5是本发明天线的立体结构示意图;
图6是本发明馈电板的结构示意图。
附图标记:
1、辐射单元,10、辐射结构,11、辐射基板,111、第一过孔,112、第一馈电线,113、第一金属化过孔,114、第二过孔,1151、第一电感,1152、第二电感,116、第二金属化过孔,117、第三金属化过孔,118、槽孔,119、金属固定孔,12、第一辐射臂,13、第二辐射臂,14、第三辐射臂,15、第四辐射臂,20、同轴线,21、第一同轴线,211、内导体,212、外导体,22、第二同轴线,221、内导体,222、外导体,30、金属巴伦,31、第一金属巴伦,32、第二金属巴伦,40、接地板,50、反射板,60、馈电板,61、接地区域。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种小型化直流接地的辐射单元及天线,实现了每个辐射单元的直流接地,且结构简单,安装方便,并且有良好的稳定性和一致性。
如图1所示,本发明所揭示的一种小型化直流接地的辐射单元1,包括辐射结构10、同轴线20和金属巴伦30,本实施例中,辐射结构10包括辐射基板11及设置于辐射基板11上的两对辐射臂,辐射基板11包括上端面和下端面,两对辐射臂分布于辐射基板11的上端面上,每对辐射臂同轴且对称设置,且两对辐射臂的对称轴正交。
结合图3所示,为了便于描述,定义两对辐射臂(即四个辐射臂),分别是第一辐射臂12、第二辐射臂13、第三辐射臂14和第四辐射臂15,其中,第一辐射臂12、第二辐射臂13为一对,第三辐射臂14和第四辐射臂15为一对,定义第一辐射臂12和第二辐射臂13的对称轴为对称轴a,第三辐射臂14和第四辐射臂15的对称轴为对称轴b。其中,第一辐射臂12和第二辐射臂13关于对称轴a轴对称,且关于对称轴b对称,第三辐射臂14和第四辐射臂15关于对称轴b轴对称,且关于对称轴a对称,且对称轴a和对称轴b相正交。
同轴线20与辐射基板11上的辐射臂电性相连,用于给辐射基板11馈电。具体地,本实施例中,同轴线20包括第一同轴线21和第二同轴线22,第一同轴线21和第二同轴线22均包括内导体和外导体,结合图4所示,其中,第一同轴线21上端的内导体211穿过辐射基板11的下端面与辐射基板11上端面上的第一辐射臂12电性相连馈电。具体地,辐射基板11上设置有贯穿其上下端面的第一过孔111且辐射基板11的上端面上设置有第一馈电线112,第一同轴线21的内导体211穿过该第一过孔111与第一馈电线112的一端电性相连,第一馈电线112的另一端则与第一辐射臂12电性相连,也就是说,第一同轴线21的内导体212通过第一过孔111与第一馈电线112导通,从而与第二辐射臂13对面的第一辐射臂12直连馈电。第一同轴线21上端的外导体212则与第二辐射臂13电性相连馈电,具体地,辐射基板11上设置有至少一个贯穿的第一金属化过孔113,第一同轴线21的外导体212通过第一金属化过孔113与第二辐射臂13直连馈电。本实施例中,第一过孔111的周围设置了四个第一金属化过孔113,每个第一金属化过孔113电性连接第一同轴线21的外导体212和第二辐射臂13。
第二同轴线22的内导体221与第三辐射臂14电性相连馈电,外导体222与第四辐射臂15电性相连馈电。具体地,第二同轴线22的内导体221通过第二过孔114和第二馈电线与第三辐射臂14电性相连,本实施例中,第二过孔114贯穿辐射基板11的上下端面,其在辐射基板11上的位置与第二同轴线22的内导体221位置对应,第二同轴线22的内导体221穿过第二过孔114与第二馈电线的一端电性相连,第二馈电线从辐射基板11的上端面穿到下端面,绕过辐射基板11上端面上的第一馈电线112,且第二馈电线的另一端与第三辐射臂14电性相连。具体地,本实施例中,第二馈电线由两条电感组成,分别为第一电感1151和第二电感1152,其中,第一电感1151设置于辐射基板11的上端面上,第二电感1152则设置于辐射基板11的下端面上,第一电感1151的一端通过第二过孔114与第二同轴线21的内导体211电性相连,另一端与第二电感1152的一端电性相连;第二电感1152的另一端与第三辐射臂14电性相连。本实施例中,第二电感1152的两端通过设置于辐射基板11上的第二金属化过孔116分别与第一电感1151和第三辐射臂14电性相连。
第二同轴线22上端的外导体222则与第四辐射臂15电性相连馈电,具体地,辐射基板11上设置有至少一个贯穿的第三金属化过孔117,第二同轴线22的外导体222通过第三金属化过孔117与第四辐射臂15直连馈电。本实施例中,第二过孔114的周围设置了四个第三金属化过孔117,每个第三金属化过孔117电性连接第二同轴线22的外导体222和第四辐射臂15。
金属巴伦30的一端与同轴线20的外导体电性相连,另一端电性连接到与同轴线20的内导体电性相连的辐射臂上。具体地,本实施例中,金属巴伦30一体成型,其包括接地板40及自接地板40一侧延伸出的第一金属巴伦31和第二金属巴伦32,第二金属巴伦32与第一金属巴伦31间隔设置,其中,第一金属巴伦31的上端与第一辐射臂12电性相连,第二金属巴伦32的上端则与第三辐射臂14电性相连,第一金属巴伦31和第二金属巴伦32与对应的辐射臂均通过槽孔118直接电性相连,具体地,第一辐射臂12和第三辐射臂13上各设置一槽孔118,第一金属巴伦31的上端穿过第一辐射臂12上的槽孔118与辐射基板11上的第一辐射臂12电性相连,第二金属巴伦32的上端穿过第三辐射臂14上的槽孔118与辐射基板11上的第三辐射臂14电性相连。第一同轴线21和第二同轴线22的下端均电性连接到接地板40上,本实施例中,第一同轴线21的外导体212和第二同轴线22的外导体222与接地板40电性相连,内导体211、221穿过接地板40。金属巴伦30的上端接跟内导体激励的辐射臂上,下端连接到接地板40上的结构设计,既能有效的固定住辐射基板11和同轴线20,又能解决同轴馈电的电流的不平衡性,达到了真正直流接地的目的。
另外,优选地,本发明辐射单元的同轴线20和金属巴伦30的高度都是可以调节的,可以根据客户的需求来改变,以改善辐射单元1的驻波或者波束宽度的问题,从而得到相应频段的阵子。本实施例中,阵子高度是12.5mm,用于5.1G-5.95G频段。
进一步地,如图1所示,辐射基板11上设置有至少一个金属固定孔119,本实施例中,辐射基板11上设置4个金属固定孔119,4个金属固定孔119靠近辐射基板11的外边沿设置,且辐射基板11的每个边上各设一金属固定孔119,金属固定孔119是用于增加塑料件(图未示)来固定引向片(图未示),以进一步优化天线驻波的作用。
结合图5所示,本发明实施例所揭示的一种天线,包括反射板50、馈电板60和至少一个上述辐射单元1,其中,结合图6所示,馈电板60的正面上设置至少一接地区域61,辐射单元1的接地板40固定(如焊接固定)到该接地区域61,从而实现金属巴伦的下端及两个同轴线20的外导体均焊接到该接地区域61,实现接地,两个同轴线20的内导体则穿过馈电板60,与馈电板60上的馈电网络(如微带线形式的,图未示)电性相连(如焊接),馈电网络也可以根据需求做灵活的设计。另外,馈电板60的设计也可以灵活多变,它既可以集成于一块板子上,也可以分布式的位于辐射单元1下方,通过电缆与公分板(图未示)电性相连。
辐射单元1和馈电板60分别位于反射板50的上下两侧,一块反射板50上可以设置多个辐射单元1,组成阵列天线。阵列的方式是可以变化多样的,可以根据需求做成第一方向(如垂直方向)的65度的阵列,也可以做成与第一方向垂直的第二方向(如水平方向)的33度或者45度的阵列。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上,然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰,因此,本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容,而应包括各种不背离本发明的替换及修饰,并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述辐射单元包括:
辐射结构,包括辐射基板及设置于所述辐射基板上的多对辐射臂,所述辐射基板包括上表面和下表面,所述多对辐射臂设置于所述上表面上;
多根同轴线,一根所述同轴线对应一对辐射臂,且每根所述同轴线均包括内导体和外导体,所述外导体与一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与该对辐射臂的另一个辐射臂电性相连;
金属巴伦,所述金属巴伦的一端与所述同轴线的外导体电性相连,另一端电性连接到与同轴线的内导体相连的辐射臂上。
2.根据权利要求1所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述金属巴伦一体成型,所述金属巴伦包括接地板及自接地板一侧延伸出的第一金属巴伦及与第一金属巴伦间隔设置的第二金属巴伦,所述同轴线的外导体与接地板电性相连。
3.根据权利要求1所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述辐射单元包括第一同轴线和第二同轴线,所述第一同轴线的外导体与其中一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与所述一对辐射臂的另一个辐射臂电性相连;所述第二同轴线的外导体与另一对辐射臂的其中一个辐射臂电性相连,内导体与所述另一对辐射臂的另一个辐射臂电性相连。
4.根据权利要求1所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述辐射基板上设置多个贯穿的金属化过孔,所述同轴线的外导体通过所述金属化过孔与对应的辐射臂电性相连。
5.根据权利要求3所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述辐射基板上设置至少一个贯穿的过孔和至少一条馈电线,所述同轴线的内导体通过所述过孔与所述馈电线电性相连,所述馈电线与对应的辐射臂电性相连。
6.根据权利要求5所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述过孔包括第一过孔,所述馈电线包括设置于辐射基板上表面的第一馈电线,所述第一同轴线的内导体通过所述第一过孔与所述第一馈电线的一端电性相连,所述第一馈电线的另一端与辐射臂电性相连。
7.根据权利要求6所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述过孔包括第二过孔,所述馈电线包括设置于辐射基板上且绕过所述第一馈电线的第二馈电线,所述第二同轴线的内导体通过所述第二过孔与所述第二馈电线的一端电性相连,所述第二馈电线的另一端与辐射臂电性相连。
8.根据权利要求7所述的一种小型化直流接地的辐射单元,其特征在于,所述第二馈电线包括设置于辐射基板上表面的第一电感和设置于辐射基板下表面的第二电感,所述第二同轴线的内导体与所述第一电感的一端电性相连,所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端电性相连,所述第二电感的另一端与辐射臂电性相连。
9.一种天线,其特征在于,包括一反射板及设置于所述反射板上的至少一个如上述权利要求2~8任意一项所述的辐射单元。
10.根据权利要求9所述的一种天线,其特征在于,包括若干设于反射板上的馈电板,所述馈电板上设有至少一个接地区域,所述金属巴伦的接地板与对应馈电板上的接地区域电性相连。
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