CN113067134B - 适用于cpe及室内微基站的5g阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，是一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，包括阵列天线单元和四路功分器，四个阵列天线单元呈立体式十字交叉排列；阵列天线单元包括馈电单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、主天线槽、C型单元和反C型单元；第一辐射单元和第二辐射单元对称设置在主天线槽的前端两侧，第三辐射单元和第四辐射单元对称设置在主天线槽的中部两侧，第一辐射单元与第四辐射单元连接，第二辐射单元与第三辐射单元连接；馈电单元设置在主天线槽的后端对应位置处，与四路功分器的输出端口连接。本发明适用于CPE及室内微基站，其具有较宽的宽带，天线辐射水平方向差异小，具有更好的用户通信体验。

Description

适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线。

背景技术

CPE，英文全称为Customer Premise Equipment，直译：客户终端设备，实际是一种接收移动信号并以无线WiFi信号转发出来的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备，可支持同时上网的移动终端数量也较多。CPE可大量应用于农村，城镇，医院，单位，工厂，小区等无线网络的接入，能节省铺设有线网络的费用。

5G作为第五代无线通信技术，作为全球性的暴热话题已经是不争的事实。如众多专家所述，该技术将带来更低时延、更快速率的数据通信，并将导致互联设备的爆发式增长。由于5G对移动终端天线的频带宽度和方向图的要求越来越高，天线的设计难度日益提高。

发明内容

针对5G对移动终端天线的频带宽度和方向图的要求越来越高，天线的设计难度越来越大，本发明提出了一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，包括阵列天线单元和四路功分器，四个所述阵列天线单元呈立体式十字交叉排列；所述阵列天线单元包括馈电单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、主天线槽、C型单元和反C型单元；所述第一辐射单元和所述第二辐射单元对称设置在所述主天线槽的前端两侧，所述第三辐射单元和所述第四辐射单元对称设置在所述主天线槽的中部两侧，所述第一辐射单元与所述第四辐射单元连接，所述第二辐射单元与所述第三辐射单元连接；所述馈电单元设置在所述主天线槽的后端对应位置处，与所述四路功分器的输出端口连接。

优选的，所述C型单元和所述反C型单元设置在所述主天线槽的后端两侧。

优选的，所述第一辐射单元上设有第一缝隙，相应地，所述第二辐射单元上设有第二缝隙。

优选的，所述第三辐射单元上设有第一天线槽分支，相应地，所述第四辐射单元上设有第二天线槽分支；所述第一天线槽分支和所述第二天线槽分支与所述主天线槽连接。

优选的，四个所述阵列天线单元与所述四路功分器使用同轴线连接。

优选的，所述四路功分器为微带形式的PCB板，放置在四个所述阵列天线单元的下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明阵列天线单元中两组辐射单元各自生成一个频率相近的谐振，通过调节两个谐振，使两者合并成为一个宽频谐振，有效的扩展了天线的频带宽度，并通过阵列天线单元呈立体式十字交叉排列组阵的方式使得天线辐射在水平方向差异较小，以实现用户更优的通信体验效果。

附图说明

图1为本发明5G阵列天线的示意图；

图2为本发明5G阵列天线中阵列天线单元的示意图；

图3为本发明中四路功分器的示意图；

图4为本发明5G阵列天线的S11图；

图5为本发明5G阵列天线在3.4Hz的水平方向辐射图；

图6为本发明5G阵列天线在3.5Hz的水平方向辐射图；

图7为本发明5G阵列天线在3.6Hz的水平方向辐射图。

图中，10-四路功分器；100-阵列天线单元；101-第一辐射单元；102-第二辐射单元；103-第三辐射单元；104-第四辐射单元；105-主天线槽；106-馈电单元；107-第一天线槽分支；108-第二天线槽分支；110-第一缝隙；111-第二缝隙；112-反C型单元；113-C型单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下请综合参考图1至图7，一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，包括阵列天线单元100和四路功分器10，四个阵列天线单元100呈立体式十字交叉排列；阵列天线单元100包括馈电单元106、第一辐射单元101、第二辐射单元102、第三辐射单元103、第四辐射单元104、主天线槽105、C型单元113和反C型单元112；第一辐射单元101和第二辐射单元102对称设置在主天线槽105的前端两侧，第三辐射单元103和第四辐射单元104对称设置在主天线槽105的中部两侧，第一辐射单元101与第四辐射单元104连接，第二辐射单元102与第三辐射单元103连接；馈电单元106设置在主天线槽105的后端对应位置处，与四路功分器10的输出端口连接。

本实施例中，第一辐射单元101和第二辐射单元102在3.5GHz频率附近生成一个谐振，第三辐射单元103和第四辐射单元104在3.5GHz附近生成另一个频率相对前者较低的谐振，通过调节两个谐振，使两者合并成为一个宽频谐振。还可通过调节主天线槽105增加天线带宽。5G阵列天线包括四个阵列天线单元100，呈立体式十字交叉排列，即每个阵列天线单元100与相邻的阵列天线单元100呈90°直角，以此保证在每个方向都达到最优收益。

在一个实施例中，第三辐射单元103上设有第一天线槽分支107，相应地，第四辐射单元104上设有第二天线槽分支108；第一天线槽分支107和第二天线槽分支108与主天线槽105连接。

本实施例中，调节第一天线槽分支107和第二天线槽分支108，不但可以在有限的空间增加天线的频率覆盖，还可以改变天线的辐射特性。

在一个实施例中，第一辐射单元101上设有第一缝隙111，相应地，第二辐射单元102上设有第二缝隙110。

本实施例中，调节第一缝隙110和第二缝隙111同样可以改变天线的辐射特性。

在一个实施例中，C型单元113和反C型单元112设置在主天线槽105的后端两侧。

本实施例中，反C型单元112和C型单元113主要扼制反向电流，减少天线受到的环境影响，同样可以调节反C型单元112和C型单元113与主天线槽主体的距离来改变天线阻抗。

在一个实施例中，四路功分器10为微带形式的PCB板，放置在四个阵列天线单元100的下方。

本实施例中，四路功分器10可自由放置在5G阵列天线下方或者其他位置，节约设备内部空间。

在一个实施例中，四个阵列天线单元100与四路功分器10使用同轴线连接。

本实施例中，每个阵列天线单元100与四路功分器10使用同轴线进行连接，可以灵活操作，根据不同设备的方案进行调整，方便匹配各种设备和各种内部环境，比如可将四路功分器10集成到设备主板上，以减小设备体积。

参考图4，5G阵列天线的S11图，显示5G阵列天线在3.4GHz到3.6GHz频率范围内回波损耗均小于-15dB，符合设计要求。

参考图5至图7，5G阵列天线在3.4Hz、3.5Hz、3.6Hz的水平方向辐射图，显示5G阵列天线在3.4Hz到3.6Hz的频率范围内天线辐射在水平方向差异较小，尤其给用户在室内更优的通信体验效果。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，包括阵列天线单元和四路功分器，其特征在于：四个所述阵列天线单元呈立体式十字交叉排列；所述阵列天线单元包括馈电单元、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、主天线槽、C型单元和反C型单元；所述第一辐射单元和所述第二辐射单元对称设置在所述主天线槽的前端两侧，所述第三辐射单元和所述第四辐射单元对称设置在所述主天线槽的中部两侧，所述第一辐射单元与所述第四辐射单元连接，所述第二辐射单元与所述第三辐射单元连接；所述C型单元和所述反C型单元设置在所述主天线槽的后端两侧；所述第一辐射单元上设有第一缝隙，相应地，所述第二辐射单元上设有第二缝隙；所述第三辐射单元上设有第一天线槽分支，相应地，所述第四辐射单元上设有第二天线槽分支；所述第一天线槽分支和所述第二天线槽分支与所述主天线槽连接；所述馈电单元设置在所述主天线槽的后端对应位置处，与所述四路功分器的输出端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，其特征在于：四个所述阵列天线单元与所述四路功分器使用同轴线连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于CPE及室内微基站的5G阵列天线，其特征在于：所述四路功分器为微带形式的PCB板，放置在四个所述阵列天线单元的下方。

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