CN113241519B - 一种集成天线系统 - Google Patents

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Abstract

一种集成天线系统，包括反射板、辐射单元和移相器，所述辐射单元设置在反射板上方，并与反射板之间不直接接触；移相器设置在辐射单元下方，并作为辐射单元的支撑件将其固定在反射板上。将移相器的全部或部分从反射板背面转移到反射板正面，替代垂直于反射板的巴伦作为辐射单元在反射板上的支承。由于取消了垂直设置的巴伦，天线厚度方向的尺寸能够大幅减小。移相器集成在天线反射板上，其与辐射单元可以直接通过引脚等方式连接，减少了电缆和附加连接元件的用量，天线重量和成本都能够大幅减小。不仅如此，移相器转移在反射板正面后，空出了反射板背面原本由移相器占据的空间，为在反射板上集成更多原本独立设置的天线元件提供了基础。

Description

一种集成天线系统
技术领域
本发明涉及一种通信系统领域，具体地说是一种集成天线系统。
背景技术
在传统相控阵天线中，一组辐射单元（称为偶极子）组合在垂直平面中，以提高增益。这种组合是通过放置在天线反射板背面的移相器来实现的。另外，移相器的输出端连接到偶极子上，由于多个子阵需要额外的功分器连接馈电线路，使得天线尺寸和馈电线路的复杂度大大增加。同样，可以注意到，多根电缆（附加损耗）和附加连接器会增加重量和成本。而且由于在辐射元件、功率分配器、馈电网络和移相器之间有多个焊接点，这又增加了昂贵的开发成本和实施资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集成天线系统，简化天线结构，降低天线重量和尺寸。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种集成天线系统，包括反射板、辐射单元和移相器，所述辐射单元设置在反射板上方，并与反射板之间不直接接触；移相器设置在辐射单元下方，并作为辐射单元的支撑件将其固定在反射板上。
所述的辐射单元为双极化辐射元件。
所述的辐射单元具有一个辐射面，该辐射面通过连接件固定在移相器上方。
所述的辐射单元具有一个与辐射面复合的基板，辐射单元的巴伦设置在基板上。
所述的移相器的馈电线路连接至辐射单元的巴伦。
所述基板的上表面设有用于支持辐射单元一个极化的第一巴伦，基板的下表面设有用于支持辐射单元另一极化的第二巴伦。
所述的基板具有第一基层和第二基层，辐射面设置在第一基层和第二基层之间。
所述第一巴伦设置在辐射单元上表面的第一基层上，第二巴伦设置在辐射单元下表面的第二基层上。
所述的移相器和辐射单元之间的连接具有延伸部分，该延伸部分穿过第一基层和第二基层的通孔。
所述的反射板设置在移相器腔体的下方或者设置在辐射单元与移相器腔体的下盖板之间。
本发明的有益效果是：将移相器的全部或部分从反射板背面转移到反射板正面，替代垂直于反射板的巴伦作为辐射单元在反射板上的支承。由于取消了垂直设置的巴伦，天线厚度方向的尺寸能够大幅减小。移相器集成在天线反射板上，其与辐射单元可以直接通过引脚等方式连接，减少了电缆和附加连接元件的用量，天线重量和成本都能够大幅减小。不仅如此，移相器转移在反射板正面后，空出了反射板背面原本由移相器占据的空间，为在反射板上集成更多原本独立设置的天线元件提供了基础。
附图说明
图1是本发明集成天线系统一个实施例中一个辐射单元及其相关元件的结构示意图。
图2是本发明集成天线系统另一实施例中一个辐射单元及其相关元件的结构示意图。
图中标记：1、反射板，2、辐射单元，3、移相器，4、辐射面，5、第一巴伦，6、第二巴伦，7、第一基层，8、第二基层，9、连接件。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部实施例。
本发明的集成天线系统包括反射板1、辐射单元2和移相器3。所述辐射单元2设置在反射板1上方，反射板1上的辐射单元2可以是一列，也可以是多列辐射单元2构成的用于MIMO目的的多阵列天线。
在本发明中，辐射单元2与反射板1之间不直接接触。如图1和2所示，该辐射单元2没有常规辐射单元中垂直于反射板的带有巴伦的介质板。辐射单元2整体呈片状，设置在反射板上方，并与反射板之间隔开。移相器3设置在辐射单元2下方，并作为辐射单元2的支撑件，由移相器替代常规的垂直支撑介质板，将辐射单元2固定在反射板1上。
移相器3具有与反射板1连为一体的金属腔体，可以一体成型或单独成型后固定连接。移相器3的金属腔体作为辐射单元2的支撑件。在移相器腔体内，设置移相馈电网络，在形式上可以采用带状线，并配合设置与滑动介质片以改变相位。移相器的带状线穿过腔体与其上方的辐射单元2连接，该连接可以采用插针引脚的方式，避免了电缆连接带来的线路复杂、成本高的问题。
图1和2所示的辐射单元2具有一个平行于反射板的辐射面4，该辐射面通过连接件9固定在移相器3上方。通过调整移相器3突出于反射板的高度调节辐射面4与反射板1之间的间距，以获得需要的天线性能参数。当辐射面4与反射板1要求较大间距时，移相器3的腔体可以如图1所示全部位于反射板1上方。而当辐射面4与反射板1要求较小间距，且移相器3能够缩小的极限尺寸不能满足该间距要求时，移相器3可以部分位于反射板1上方，而另一部分位于反射板下方，即如图2所示，反射板1设置在辐射单元2与移相器3的腔体下盖板之间。
如图1和2所示，所述的辐射单元2具有一个与辐射面4复合的基板，辐射单元中传输线形式的巴伦设置在该基板上。所述移相器3的馈电线路连接至辐射单元2的巴伦，例如通过接地引脚等连接器连接至巴伦。巴伦的具体形式根据需要设置，调整巴伦拓扑和尺寸以匹配每个辐射元件的任何期望的阻抗。承载巴伦的介质基板可是由任何类型的PCB材料制成的电路板，其长度和厚度被调谐，以匹配所需的信号频带范围
所述的辐射单元2可采用双极化辐射元件，相应的，辐射单元的巴伦包括两部分，一部分为设置在基板上表面的，用于支持辐射单元一个极化的第一巴伦5，另一部分为设置在基板下表面的，用于支持辐射单元另一极化的第二巴伦6。
针对上述双极化辐射元件，优选地，所述的基板具有第一基层7和第二基层8，辐射面4设置在第一基层7和第二基层8之间。所述第一巴伦5设置在辐射单元2上表面的第一基层7上，第二巴伦6设置在辐射单元2下表面的第二基层8上。
所述的移相器3和辐射单元2之间的连接具有延伸部分，该延伸部分穿过第一基层7和第二基层8的通孔。移相器3的馈电线路分别与第一巴伦5和第二巴伦6连接。
以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的技术构思及其核心思想，尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明，但其不应理解为对本发明自身的限制。本领域技术人员在不脱离本发明技术构思的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集成天线系统，包括反射板（1）、辐射单元（2）和移相器（3），其特征在于：所述辐射单元（2）设置在反射板（1）上方，并与反射板（1）之间不直接接触；移相器（3）设置在辐射单元（2）下方，并作为辐射单元（2）的支撑件将其固定在反射板（1）上，移相器（3）具有与反射板（1）一体成型连为一体的金属腔体，在移相器腔体内设有移相馈电网络；移相器（3）部分位于反射板（1）上方，而另一部分位于反射板下方，反射板（1）设置在辐射单元（2）与移相器（3）的腔体下盖板之间；所述的辐射单元（2）为双极化辐射元件；辐射单元（2）具有一个辐射面（4），该辐射面通过连接件（9）固定在移相器（3）上方；所述的辐射单元（2）具有一个与辐射面（4）复合的基板，辐射单元的巴伦设置在基板上；移相器（3）的馈电线路连接至辐射单元（2）的巴伦；所述基板的上表面设有用于支持辐射单元一个极化的第一巴伦（5），基板的下表面设有用于支持辐射单元另一极化的第二巴伦（6）。
2.如权利要求1所述的一种集成天线系统，其特征在于：所述的基板具有第一基层（7）和第二基层（8），辐射面（4）设置在第一基层（7）和第二基层（8）之间。
3.如权利要求2所述的一种集成天线系统，其特征在于：所述第一巴伦（5）设置在辐射单元（2）上表面的第一基层（7）上，第二巴伦（6）设置在辐射单元（2）下表面的第二基层（8）上。
4.如权利要求3所述的一种集成天线系统，其特征在于：所述的移相器（3）和辐射单元（2）之间的连接具有延伸部分，该延伸部分穿过第一基层（7）和第二基层（8）的通孔。
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