CN113258272A - 天线阵子及天线结构 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及通信领域，特别涉及一种天线阵子及天线结构。本实施例中的天线振子，包括：反射板、固定于反射板的第一面的寄生辐射组件以及固定于反射板的第二面的辐射组件；寄生辐射组件包括：固定于反射板的第一面的支撑件以及固定于支撑件上的寄生部；辐射组件包括：固定于反射板的第二面的印刷电路板、设置在印刷电路板第一面的主辐射部以及部署于印刷电路板第二面的馈电网络，其中，馈电网络馈电主辐射部；反射板开设有与主辐射部的位置对应的开孔，主辐射部透过开孔与寄生部空气耦合组成辐射单元，共同辐射信号。采用本实施例中的结构，能够降低天线振子的制作成本及提高了天线振子的制作效率。

Description

天线阵子及天线结构
技术领域
本申请实施例涉及通信领域，特别涉及一种天线阵子及天线结构。
背景技术
随着移动通信技术的发展，通信系统容量越来越紧张，为了提升信道容量及吞吐率，大规模天线阵列技术(Massive MIMO)广泛应用于5G基站系统中。Massive MIMO技术可以提供丰富的空间自由度、实现空分多址、提升小区峰值吞吐率、降低边沿干扰等。而随着天线阵列单元数量的增加，必然带来基站天面承载数量与重量的增加，5G通信系统对天线阵列的小型化、轻量化、低成本、高性能的需求尤为迫切。目前5G基站系统中，天线阵列多数采用传统的对称振子，该对称振子的结构可以如图1所示，由辐射面(图1中的标记的A)、焊点(图1中的标记的B)、PCB馈电板(图1中的标记的C)、金属反射板(图1中的标记的D)和馈电支撑体(图1中的标记的E)组成；辐射面、馈电支撑体、PCB馈电板之间通过焊锡连接固定后，再安装在金属反射板上。
然而，传统的对称振子结构复杂，当天线振子数量成位数量增加时，由于每个部件都需要单独焊锡连接，导致制作难度成倍增加，同时生产过程中引入过多的人为因素，如装配、焊接、调测等，导致天线产品的一致性差、直通率低，影响天线性能及成本。
发明内容
本申请实施例的主要目的在于提出一种天线阵子及天线结构，降低天线振子的制作成本及提高了天线振子的制作效率。
为实现上述目的，本申请实施例提供了一种天线振子，包括：反射板、固定于反射板的第一面的寄生辐射组件以及固定于反射板的第二面的辐射组件；寄生辐射组件包括：固定于反射板的第一面的支撑件以及固定于支撑件上的寄生部；辐射组件包括：固定于反射板的第二面的印刷电路板、设置在印刷电路板第一面的主辐射部以及部署于印刷电路板第二面的馈电网络，其中，馈电网络馈电主辐射部；反射板开设有与主辐射部的位置对应的开孔，主辐射部透过开孔与寄生部空气耦合组成辐射单元，共同辐射信号。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种天线结构，包括：至少一个上述的天线振子。
本申请提出的天线振子分为三个部分，仅需将寄生辐射组件和辐射组件分别固定于反射板的两面即可完成天线振子的装配，装配简单，快速；由于天线振子的装配简单，使得在天线振子呈位数增加时，不会因装配复杂而增加装配的难度和成本；反射板上开设与主辐射部的位置对应的开孔，使得主辐射部透过开口可以与寄生辐射组件的寄生部空气耦合，减少了焊接，进一步简化装配的难度，且采用空气耦合的方式，可以缩小整个天线振子的剖面，减小了天线振子的体积，进一步减少了天线振子的成本。
附图说明
图1是根据现有技术中提供的天线振子的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施例中提供的天线振子的结构示意图；
图3是根据本发明第一实施例中提供的天线振子的爆炸结构示意图；
图4是根据本发明第一实施例中提供的寄生部的俯视图；
图5是根据本发明第一实施例中提供的寄生部中第一金属贴片排列的示意图；
图6是根据本发明第二实施例中提供的天线振子的爆炸结构示意图；
图7是根据本发明第三实施例中提供的天线振子的爆炸结构示意图；
图8是根据本发明第三实施例中提供的天线振子背面示意图；
图9是根据本发明第三实施例中提供的天线振子的结构示意图；
图10是根据本发明第四实施例中提供的天线结构的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
相关的天线振子如图1所示，由辐射面(图1中的标记的A)、焊点(图1中的标记的B)、PCB馈电板(图1中的标记的C)、金属反射板(图1中的标记的D)和馈电支撑体(图1中的标记的E)组成；辐射面、馈电支撑体、PCB馈电板通过焊锡连接固定后，再安装在金属反射板上；该天线振子各个部件均采用焊接的方式连接，导致装配的难度增加、成本高；且天线产品通常需要保持产品的一致性，而焊锡的好坏、制作的误差均将导致制作的天线振子的性能不一致，一致性差。该天线振子的剖面稿、体积大，很难满足5G系统对天线小型化、轻量化的需求。
本发明的第一实施方式涉及一种天线振子，下面将结合附图2～图6介绍该天线振子的结构，该天线振子100包括反射板101、固定于反射板101的第一面101-1的寄生辐射组件102以及固定于反射板101的第二面101-2(图中未示出)的辐射组件103。
寄生辐射组件102包括：固定于反射板101的第一面101-1的支撑件1021以及固定于支撑件1021上的寄生部1022。辐射组件103包括：固定于反射板101的第二面101-2的印刷电路板1031、设置在印刷电路板第一面1031-1的主辐射部1032以及部署于印刷电路板第二面1031-2的馈电网络1033(图中未示出)，其中，馈电网络1033馈电主辐射部1032；反射板101开设有与主辐射部1032的位置对应的开孔1011，主辐射部1032透过开孔1011与寄生部1022空气耦合组成辐射单元，共同辐射信号。
具体地，反射板101的材质可以为普通金属，该反射板101用于反射信号。提高信号的强度。该反射板101的形状可以根据实际需要进行设置，例如，反射板101的形状可以是矩形、圆形、正方形等；本示例中反射板101以矩形为例进行说明。该反射板101的第一面101-1上固定寄生辐射组件102，该反射板101的第二面101-2固定有辐射组件103。
寄生辐射组件102包括支撑件1021和寄生部1022；支撑件1021的材质可以为塑料；支撑件1021与寄生部1022之间采用预设固定方式固定；支撑件1021与反射板101的第一面101-1采用预设固定方式固定，预设固定方式包括：热熔或内嵌注塑。
该支撑件1021的材质为塑料，可以为耐高温塑料材质，避免天线振子发热时损坏该支撑件1021。该支撑件如图3所示，支撑件1021包括：固定于反射板101的第一面101-1的支撑架1021a和固定于支撑架1021a上的至少一个支撑柱1021b；支撑柱1021b呈Z形，支撑柱1021b的一端连接寄生部1022的边缘1022a，支撑柱1021b的另一端固定于支撑架1021a上。
具体地，为了保证寄生部1022可以与主辐射部1032空气耦合，支撑件1021包括中间镂空的支撑架1021a，该支撑架1021a的形状可以与反射板101的形状相同，支撑架1021a的尺寸可以与该反射板101的尺寸相同，也可以小于该反射板101的尺寸，该支撑架1021a可以采用热熔技术固定在反射板101上。
该支撑架1021a上固定有至少1个支撑柱1021b；支撑柱1021b的形状可以有多种，例如，支撑柱1021b为长条形柱子，也可以是如图3所示的Z形；该支撑柱1021b的一端固定在该寄生部1022的边缘1022a，该支撑柱1021b的另一端固定在该支撑架1021a上。该支撑柱1021b的个数可以为1个，也可以为2个以上，例如，支撑柱可以为2个，分别设置在支撑架1021a的斜对角线的位置，如图4所示的虚线；还可以为3个，3个支撑柱1021b的一端呈三角形的形状部署于该支撑架1021a上，另一端与寄生部1022的边缘固定。
需要说明的是，支撑柱1021b的一端可以通过热融或内嵌注塑工艺固定于该支撑架1021a上，该支撑架和该支撑柱之间也可以采用一体成型工艺。该寄生部1022上设置有固定通孔1022b，支撑柱1021b的通过该固定通孔1022b固定于该寄生部1022上。该固定通孔1022b的位置与支撑柱1021b的位置相对应。
值得一提的是，支撑件1021的支撑架1021a和支撑柱1021b均为塑料材质，成本低，且塑料材质的支撑件1021的重量轻，可以降低该天线振子的重量；另外该支撑架1021a和支撑柱1021b之间，支撑架1021a与反射板101之间以及支撑柱1021b与寄生部1022之间均可以采用注塑工艺或热融工艺进行连接，而无需采用焊接的方式进行固定，减小了装配的难度，降低了装配的成本。
在一个例子中，寄生部1022包括至少一个第一金属贴片；第一金属贴片固定于支撑件1022上且第一金属贴片平行于主辐射部1032。
具体地，若寄生部1022可以包括两个以上的第一金属贴片，那么每个第一金属贴片可以竖直排列，每个第一金属贴片之间相互平行，如图5所示，第一金属贴片有三个，分别为a、b和c，如图5所示，三个第一金属贴片竖直排列，且相互平行，三个第一金属贴片均与支撑柱1021b固定连接。本示例中以寄生部1022为一个第一金属贴片为例，该第一金属贴片与支撑柱1021b连接固定，该第一金属贴片与该主辐射部1032平行且空气耦合。
需要说明的是，为了确保该主辐射部1032与该寄生部1022空气耦合，可以在反射板101上开设开孔1011，该开孔1011的位置与主辐射部1032的位置相对应，且该开孔1011的尺寸与该主辐射部1032对应，以保证该主辐射部1032可以刚好穿过该开孔1011，与寄生部1022平行且空气耦合。
值得一提的是，寄生部1022采用普通的金属材质，可以降低制作该天线振子的成本，同时，寄生部1022可以进一步增强主辐射部1032的辐射信号的能力，提高天线振子的性能。
在一个例子中，主辐射部1032包括第二金属贴片，第二金属贴片用于产生辐射信号。该主辐射部1032设置在印刷电路板第一面1031-1，馈电网络部署于印刷电路板的第二面，馈电网络的结构可以根据实际需要进行部署，本示例中不限制该馈电网络的部署结构。该馈电网络与该第二金属贴片馈电，以使该第二金属贴片产生信号。该印刷电路板1031紧贴在该反射板101的第二面，同时该第二金属贴片穿过反射板101上的开孔1011，该第二金属贴片与该寄生部1022平行且空气耦合，进而使得该第二金属贴片与该寄生部形成辐射单元，共同辐射信号。
该第二金属贴片可以为平面，其的形状可以根据性能需求进行设置，例如，在本示例中，该第二金属贴片为矩形，包括4个长条形金属片，4个长条形金属片围绕中心的镂空处均匀分布；采用该结构可以较高的极化隔离。
值得一提的是，采用多个支撑柱的形式固定寄生部，使得寄生部不容易改变位置，保证天线振子性能的稳定性。
本申请提出的天线振子分为三个部分，仅需将寄生辐射组件和辐射组件分别固定于反射板的两面即可完成天线振子的装配，装配简单，快速；由于天线振子的装配简单，使得在天线振子呈位数增加时，不会因装配复杂而增加装配的难度和成本；反射板上开设与主辐射部的位置对应的开孔，使得主辐射部透过开口可以与寄生辐射组件的寄生部空气耦合，减少了焊接，进一步简化装配的难度，且采用空气耦合的方式，可以缩小整个天线振子的剖面，减小了天线振子的体积，进一步减少了天线振子的成本。
本发明的第二实施方式涉及一种天线振子，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，第二实施方式中的反射板包括垂直反射板的第一面的两个侧板1013。该天线振子的结构如图6所示。
如图6所示，反射板101包括垂直于反射板101的第一面101-1的两个侧板1013；两个侧板1013与反射板101的第一面101-1组合为一个凹槽，其中，凹槽的开口方向面向寄生部1022。该凹槽包围该辐射单元，进一步反射辐射单元产生的射频信号；同时也有利用保护凹槽内的辐射单元。
值得一提的是，通过设置的两个侧板1013，可以进一步提高辐射单元的射频信号；同时也可以保护由寄生部和主辐射部组合形成的辐射单元。
本发明的第三实施方式涉及一种天线振子，本实施方式是对第一实施方式或第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，本实施方式中，辐射组件103包括N个主辐射部1032，反射板101的开孔1011个数以及寄生部1022的个数均与主辐射部1032的个数相同，N为大于1的整数。该天线振子的结构可以如图7～图9所示。
具体地，该天线振子可以包括N个主辐射部1032，该反射板101的开孔1011个数以及寄生部1022的个数均等于为N个，从而可以形成1拖N的天线振子。本实施方式中以N为3为例进行说明，如图7所示的爆炸图，该主辐射部1032为3个，该反射板101的开孔1011位置与该主辐射部1032的位置对应。
值得一提的是，用于固定寄生部1022的支撑件1021可以为一体成型的结构，该三个支撑架相互连接形成一体成型。
同理，馈电网络部署在印刷电路板1031上，该馈电网络1033同时为三个主辐射部1032馈电，馈电网络1033的结构可以如图8所示。可以理解的是，N个主辐射部1032间隔设置，反射板101上的开孔1011间隔设置，同理，寄生辐射组件102也对应间隔设置，生成如图9所示的1拖3的天线振子；其中，图9中的天线振子的反射板未设置两个侧板。
本实施例中提供的天线振子，主辐射部包括N个，反射板上开孔个数和寄生部的个数均与主辐射部的个数相同，由于反射板上可以根据主辐射部的个数设置开孔的个数，而无需额外的反射板拼接，支撑件可以采用一体成型的方式，因此，寄生辐射组件与反射板之间的安装非常简单，无需辐射的装配过程，进而降低了装配的难度，提高装配速度，进而减小了制作天线振子的成本。
本发明的第四实施方式涉及一种天线结构，该天线结构包括上述实施方式中的天线振子。天线振子的个数为P*M个，每个所述天线振子包括N个主辐射部；P*M个天线振子陈列排布而形成具有P*M*N个的辐射单元的天线结构。
具体地，该天线结构可以如图10所示，本示例中，N以3，P为8，M为4为例，形成如图10所示的天线结构，该天线结构为阵列结构，可以用于5G通信网络。
可以理解的是，反射板可以采用一体成型的反射板，在该反射板上设置与主辐射部对应的开孔，在装配该天线结构时，仅需将寄生辐射组件和辐射组件固定在该反射板上即可，使得在需要位数的辐射单元的情况时，可以快速进行天线结构的装配，进一步提高了装配速度，降低装配成本。

Claims (10)

1.一种天线振子，其特征在于，包括：反射板、固定于反射板的第一面的寄生辐射组件以及固定于所述反射板的第二面的辐射组件；
所述寄生辐射组件包括：固定于所述反射板的第一面的支撑件以及固定于所述支撑件上的寄生部；
所述辐射组件包括：固定于所述反射板的第二面的印刷电路板、设置在所述印刷电路板第一面的主辐射部以及部署于所述印刷电路板第二面的馈电网络，其中，所述馈电网络馈电所述主辐射部；
所述反射板开设有与所述主辐射部的位置对应的开孔，所述主辐射部透过所述开孔与所述寄生部空气耦合组成辐射单元，共同辐射信号。
2.根据权利要求1所述的天线振子，其特征在于，所述寄生部包括至少一个第一金属贴片；所述第一金属贴片固定于所述支撑件上且所述第一金属贴片平行于所述主辐射部。
3.根据权利要求2所述的天线振子，其特征在于，所述反射板包括垂直于所述反射板的第一面的两个侧板；
两个所述侧板与所述反射板的第一面组合为一个凹槽，其中，所述凹槽的开口方向面向所述寄生部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线振子，其特征在于，所述支撑件的材质为塑料；
所述支撑件与所述寄生部之间采用预设固定方式固定；
所述支撑件与所述反射板的第一面采用所述预设固定方式固定，所述预设固定方式包括：热熔或内嵌注塑。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的天线振子，其特征在于，所述支撑件包括：固定于所述反射板的第一面的支撑架和固定于所述支撑架上的至少一个支撑柱；
所述支撑柱呈Z形，所述支撑柱的一端连接所述寄生部的边缘，所述支撑柱的另一端固定于所述支撑架上。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的天线振子，其特征在于，所述主辐射部包括第二金属贴片，所述第二金属贴片用于产生辐射信号。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的天线振子，其特征在于，所述辐射组件包括N个所述主辐射部，所述反射板的开孔个数以及所述寄生部的个数均与所述主辐射部的个数相同，N为大于1的整数。
8.根据权利要求7所述的天线振子，其特征在于，所述N个主辐射部间隔设置，所述反射板上的开孔间隔设置。
9.一种天线结构，其特征在于，包括：至少一个如权利要求1至8中任一项所述的天线振子。
10.根据权利要求9所述的天线结构，其特征在于，所述天线振子的个数为P*M个，每个所述天线振子包括N个主辐射部；
P*M个所述天线振子陈列排布而形成具有P*M*N个的辐射单元的天线结构。
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