CN114050399A - 基站天线 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基站天线，包含基板、多个振子、控制组件以及介质板。基板具有第一面及相对第一面设置的第二面。多个振子设置于基板的第一面。控制组件设置于基板的第二面，且与多个振子电性连接。介质板对应基板的第一面设置且多个振子位于第一面和介质板之间。透过上述设置，可使基站天线具有较低的建构成本与调试人力成本，同时能消除天线罩对天线辐射性能的影响。

Description

基站天线
技术领域
本申请涉及通信的技术领域，尤其涉及一种基站天线。
背景技术
基站天线是移动通信设备中的重要连接桥梁，其中，基站天线的质量影响到移动设备的通信质量。目前，采用多个辐射单元进行信号发送和接收的MIMO(Multi-inputMulti-output，多输入/多输出)技术是5G的关键技术之一，备受业内关注。MIMO技术在基站收发信机上使用大量的阵列天线实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。相比于过往的单/双极化天线及4/8通道天线，大规模天线技术能够通过不同的维度(空域、时域、频域、极化域等)提升频谱和能量的利用效率；3D赋形和信道预估技术可以自适应地调整各天线振子的相位和功率，显着提高系统的波束指向准确性，将信号强度集中于特定指向区域和特定用户群，在增强用户信号的同时可以显着降低小区内自干扰、邻区干扰，因而成为提升用户信号载波比的绝佳技术。
在现有的基站天线中，最通用振子为压铸振子，通过金属压铸成型辐射体与1/4波长金属馈电片耦合，达到辐射效果。然而压铸振子具有(1)体积大，不便于灵活安装，成本较高；(2)焊接不便，金属振子需要用同轴线跟馈电片以及绝缘垫片配合使用；及(3)组阵天线的方向图波束宽度不够收敛、性能较差等缺点。另一方面，现有的基站天线是使用腔体移相器去调节相位，改变下倾角，达到电调效果，但腔体移相器本身的物料成本较高，且除了组装困难外，一旦出现故障情况，也相应具有维修困难的问题。再者，现有的基站天线是通过调节阵列的高度和振子的性能去优化整体天线的性能，期于调节期间不仅浪费调试人力，同时调节结果也具有较差的一致性。
有鉴于此，如何提供一种基站天线，使其可具有较低的建构成本与调试人力成本，同时能消除天线罩对天线辐射性能的影响，从而具有优异的发送和接收功效，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种基站天线，其能够解决现有基站天线采用压铸振子、腔体移相器而导致的过高建构成本、不易安装维修、天线性能较差、以及浪费调试人力的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
提供了一种基站天线，其包含：
基板，具有第一面及相对第一面设置的第二面；
多个振子，设置于基板的第一面；
控制组件，设置于基板的第二面，且与多个振子电性连接；以及
介质板，对应基板的第一面设置且多个振子位于第一面和介质板之间。
于本申请的基站天线中，介质板与多个振子远离第一面的顶面之间具有第一距离，第一距离为基站天线的中心频点的0.25倍波长。
于本申请的基站天线中，介质板与多个振子远离第一面的顶面之间具有第一距离，第一距离为17毫米(mm)。
于本申请的基站天线中，介质板为FR4介质板。
于本申请的基站天线中，多个振子为PCB振子，且多个振子的工作频段为3.4GHz至4.2GHz。
于本申请的基站天线中，基板的第一面上具有多个隔离柱，介质板设置于多个隔离柱以位于多个振子的上方。
于本申请的基站天线中，多个振子于基板的第一面上间隔设置，多个振子中的相邻两个振子于第一方向上具有第一间距，第一间距为基站天线的中心频点的0.7倍波长。
于本申请的基站天线中，多个振子中的相邻两个振子于垂直第一方向的第二方向上具有第二间距，第二间距为基站天线的中心频点的0.6倍波长。
于本申请的基站天线中，多个振子于基板的第一面上间隔设置，多个振子中的相邻两个振子于第一方向上具有第一间距，第一间距为55毫米。
于本申请的基站天线中，多个振子中的相邻两个振子于垂直第一方向的第二方向上具有第二间距，第二间距为48毫米。
于本申请的基站天线中，控制组件包括多个移相器和多个功分器，多个移相器和多个功分器设置于基板的第二面，多个功分器设置于多个振子与多个移相器之间，多个功分器的一端与多个振子电性连接，多个功分器的另一端与多个移相器电性连接。
于本申请的基站天线中，功分器与移相器由同轴线缆电性连接。
于本申请的基站天线中，控制组件还包括设置于基板的所述第二面的马达传动系统，马达传动系统拉动滑片以调整多个移相器的下倾角。
于本申请的基站天线中，基站天线更包含天线罩，天线罩包覆基板、多个振子、控制组件和介质板，介质板位于天线罩和振子之间。
在本申请实施例中，透过使介质板与多个振子的顶面之间具有第一距离，且使介质板为FR4介质板，可使天线表面的电磁波进入FR4介质板以后波长发生变化从而消除天线罩对电磁波波长的影响，从而使基站天线具有优异的发送和接收效能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请基站天线的立体图。
图2为本申请基站天线的爆炸图。
图3为本申请基站天线的另一爆炸图。
图4为本申请基站天线移除天线罩后的立体图。
图5为本申请基站天线的前视图。
图6为本申请基站天线的振子设置于基板的第一面的示意图。
图7为本申请基站天线的移相器、功分器及马达传动系统设置于基板的第二面的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如图1、图2及图3所示，本申请的一种基站天线100包含基板110、多个振子120、控制组件130以及介质板140。基板110具有第一面112及相对第一面112设置的第二面114。多个振子120设置于基板110的第一面112并用以引导和放大基站天线100所发射的电磁波辐射。控制组件130设置于基板110的第二面114且与多个振子120电性连接。如图4所示，介质板140对应基板110的第一面112设置且多个振子120位于第一面112和介质板140之间。
请接续参阅图5，于本申请的基站天线100中，介质板140与多个振子120远离第一面112的顶面之间具有第一距离D1，第一距离D1为基站天线100的中心频点的0.25倍波长。也就是说，当基站天线100的中心频点为3.8GHz时，第一距离D1的数值将为17毫米(mm)，但并非以此作为限制。换言之，当基站天线100的中心频点因不同需求变更为其他数值时，则第一距离D1的数值也将能够相应进行调整。
进一步而言，如图4及图5所示，基板110的第一面112上具有多个隔离柱116，介质板140乃是设置于多个隔离柱116以位于多个振子120的上方，从而使介质板140与多个振子120的顶面之间具有第一距离D1。隔离柱116自基板110的第一面112朝向天线罩150延伸并穿过介质板140。
于本申请的基站天线100中，介质板较佳为FR4介质板，以用于强化基站天线100所发射之电磁波的性能。多个振子120为PCB振子，其相较于传统的压铸振子具有体积小、轻量化、易于灵活安装且成本较低等优点，且多个振子120的工作频段为3.4GHz至4.2GHz。
如图6所示，于本申请的基站天线100中，多个振子120于基板110的第一面112上间隔设置而呈现阵列排列。多个振子120中的相邻两个振子120于第一方向Y(即：竖直方向)上具有第一间距S1，且第一间距S1为基站天线100的中心频点的0.7倍波长。多个振子120中的相邻两个振子120于垂直第一方向Y的第二方向X(即：水平方向)上具有第二间距S2，且第二间距S2为基站天线100的中心频点的0.6倍波长。多个振子120均为印刷电路板构成，使得多个振子120在用于本申请的MIMO天线时，可极大地降低成本和产品重量，同时又可有效地提高互调性能。
举例而言，如上所述，当基站天线100的中心频点为3.8GHz时，则可通过计算获得多个振子120中的相邻两个振子120于第一方向Y上的第一间距S1为55毫米，且多个振子120中的相邻两个振子120于第二方向X上的第二间距S2为48毫米，但并非以此作为限制。换言之，当基站天线100的中心频点因不同需求变更为其他数值时，则第一间距S1及第二间距S2的数值也将相应进行调整。
如图7所示，控制组件130包括多个移相器131、多个功分器132和马达传动系统133。多个移相器131、多个功分器132和马达传动系统133设置于基板110的第二面114。多个功分器132设置于多个振子120与多个移相器131之间，多个功分器132的一端与多个振子120电性连接，多个功分器132的另一端与多个移相器131电性连接。马达传动系统133则用以拉动移相器131上的滑片131a沿传动轴133a上下滑动，借此调整多个移相器131的下倾角。
详细而言，于本申请中，功分器132可为一分四功分器132，移相器131可为一分七指针弧形移相器131。当将多个振子120中的每四个振子120与该一分四功分器132连接作为一个子单元，且七个子单元对应该一分七指针弧形移相器131时，便可通过马达传动系统133拉动该一分七指针弧形移相器131上的滑片131a沿传动轴133a上下滑动来达到电调下倾角的功效。
于较佳实施例中，功分器132与移相器131乃是透过同轴线缆(图未示出)电性连接，但并非以此作为限制。
本申请的基站天线100更包含天线罩150。天线罩150乃是以环绕覆盖的方式设置于基板110的周缘以包覆基板110、多个振子120、控制组件130和介质板140，使介质板140位于天线罩150和振子120之间。天线罩150用于保护基板110、多个振子120、多个移相器131、多个功分器132、马达传动系统133及介质板140。其中，天线罩150的材料可包括但不限于聚碳酸酯(Polycarbonate)和聚丙烯腈(ABS)。在一示例中，天线罩150与基板110可通过扣合方式进行组装，以利于后续基站天线100的维修；在另一示例中，天线罩150与基板110可通过黏合方式进行组装，以避免水气进入基站天线100的内部空间；实际天线罩150与基板110的组装方式可依据实际需求进行调整。
综上所述，由于在现有技术中，当天线罩环绕包覆基板上的多个振子时，多个振子在引导和放大基站天线所发射的电磁波辐射时会受到天线罩的遮蔽影响而使所发射的电磁波辐射的性能有所下降，而在本申请实施例中，则能够透过使介质板140与多个振子120的顶面之间具有第一距离D1(较佳为17毫米)，且使介质板140为FR4介质板的设置方式，让多个振子120在引导和放大基站天线100所发射的电磁波辐射在进入FR4介质板以后，其电磁波的波长发生变化，从而消除天线罩150对电磁波波长的影响，进而使本申请的基站天线100具有优异的发送和接收效能，且能够避免调试人力的浪费。也就是说，本申请的介质板140并非反射板，其并不会反射基站天线100所发射的电磁波辐射。相反地，本申请的介质板140可用以补偿遭天线罩150影响的波长，因而多个振子在引导和放大基站天线所发射的电磁波辐射在通过介质板140后，可具有与仿真测试一致的天线效能。
此外，本申请的多个振子120乃是PCB振子，其相较于传统的压铸振子亦具有体积小、轻量化、易于灵活安装且成本较低等优点，因而尤其适用于MIMO技术。再者，本申请的移相器131乃是弧形移相器，其相较于现有技术所使用的腔体移相器，不仅可具有较低的物料成本，也更方便组装及维修。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种基站天线，其特征在于，包含：
基板，具有第一面及相对所述第一面设置的第二面；
多个振子，设置于所述基板的所述第一面；
控制组件，设置于所述基板的所述第二面，且与所述多个振子电性连接；
介质板，对应所述基板的所述第一面设置且所述多个振子位于所述第一面和所述介质板之间。
2.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述介质板与所述多个振子远离所述第一面的顶面之间具有第一距离，所述第一距离为所述基站天线的中心频点的0.25倍波长。
3.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述介质板与所述多个振子远离所述第一面的顶面之间具有第一距离，所述第一距离为17毫米。
4.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述介质板为FR4介质板。
5.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述多个振子为PCB振子，且所述多个振子的工作频段为3.4GHz至4.2GHz。
6.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述基板的所述第一面上具有多个隔离柱，所述介质板设置于所述多个隔离柱以位于所述多个振子的上方。
7.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述多个振子于所述基板的所述第一面上间隔设置，所述多个振子中的相邻两个振子于第一方向上具有第一间距，所述第一间距为所述基站天线的中心频点的0.7倍波长。
8.如权利要求7所述的基站天线，其特征在于，所述多个振子中的所述相邻两个振子于垂直所述第一方向的第二方向上具有第二间距，所述第二间距为所述基站天线的所述中心频点的0.6倍波长。
9.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述多个振子于所述基板的所述第一面上间隔设置，所述多个振子中的相邻两个振子于第一方向上具有第一间距，所述第一间距为55毫米。
10.如权利要求9所述的基站天线，其特征在于，所述多个振子中的所述相邻两个振子于垂直所述第一方向的第二方向上具有第二间距，所述第二间距为48毫米。
11.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，所述控制组件包括多个移相器和多个功分器，所述多个移相器和所述多个功分器设置于所述基板的所述第二面，所述多个功分器设置于所述多个振子与所述多个移相器之间，所述多个功分器的一端与所述多个振子电性连接，所述多个功分器的另一端与所述多个移相器电性连接。
12.如权利要求11所述的基站天线，其特征在于，所述功分器与所述移相器由同轴线缆电性连接。
13.如权利要求11所述的基站天线，其特征在于，所述控制组件还包括设置于所述基板的所述第二面的马达传动系统，所述马达传动系统拉动滑片以调整所述多个移相器的下倾角。
14.如权利要求1所述的基站天线，其特征在于，更包含天线罩，所述天线罩包覆所述基板、所述多个振子、所述控制组件和所述介质板，所述介质板位于所述天线罩和所述振子之间。
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