CN114284703B - 一种多枝节超宽频辐射单元及天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多枝节超宽频辐射单元及天线，辐射单元包括辐射体以及安装在辐射体上的馈电片组件和引向片组件；辐射体包括巴伦结构、第一辐射臂组件和第二辐射臂组件，第一辐射臂组件和第二辐射臂组件的内端分别与巴伦结构相连，第二辐射臂组件位于第一辐射臂组件的下方，第一辐射臂组件包括四个正交排置的第一辐射臂枝节，四个第一辐射臂枝节中两两配对组成第一偶极子辐射臂；第二辐射臂组件包括四个正交排置的第二辐射臂枝节，四个第二辐射臂枝节中两两配对组成第二偶极子辐射臂。本发明结构简单，可一体化成形，集成度高，有利于提高生产效率，且具有超宽频辐射特性，相较于常规天线系统，有效的拓宽了使用带宽，有利于天线系统的集成和共用。

Description

一种多枝节超宽频辐射单元及天线

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多枝节超宽频辐射单元及天线。

背景技术

随着5G商用的到来，5G移动通信网络建设的步伐也在逐步加快，各大运营商对5G移动通信设备的需求越来越急迫，而基站天线作为移动通信中的咽喉，其研究和开发也显得尤为重要。如今，4G LTE网络建设已趋于完善，5G网络建设尚处于起步阶段，因此将会面临着4G和5G长期共存的一个局面，4G&5G融合天线的需求也就应运而生。在5G移动通信商用之前，各大基站天线厂商将研究的重点集中在Massive MIMO有源天线，以期快速响应并匹配5G通信网络的需求，而对于4G&5G融合的无源天线的研究相对较少。4G&5G融合天线不但有多个不同频段的系统同时存在，还面临着FDD和TDD两种不同工作模式的系统同时存在，多个系统需融合在一副天线中，以减少占用铁塔的空间，降低网络建设成本，天线的研究和设计难度随之大幅提升。

根据中国三大运营商公布的5G频谱，2.4GHz频段，3.5GHz频段作为5G的通用频谱，其应用范围将会越来越广泛，且在海外也有了同样类似的应用需求，针对应用场景，市场上提出了可涵盖2.3-3.8GHz频段的4G&5G融合天线的需求，而现有的4G移动通信中所使用的多频多系统天线，尚未有针对2.3-3.8GHz的设计，且随着5G系统的融入，天线辐射性能势必会受到更严重的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够涵盖2.3-3.8GHz频段并适用于4G&5G融合天线中的超宽频的辐射单元，该辐射单元可覆盖2.3～2.7GHz，3.3GHz～3.8GHz两个频段，兼容FDD和TDD工作模式，通过增加对应的频段的辐射枝节装置，使其能较优的适用于多频天线系统中，保障各频段的各项电性能的独立性。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

第一方面，本发明提出一种多枝节超宽频辐射单元，所述辐射单元包括辐射体以及安装在所述辐射体上的馈电片组件和引向片组件；所述辐射体包括巴伦结构、第一辐射臂组件和第二辐射臂组件，所述第一辐射臂组件和第二辐射臂组件的内端分别与所述巴伦结构相连，所述第二辐射臂组件位于所述第一辐射臂组件的下方。

进一步的改进在于，所述第一辐射臂组件包括四个正交排置的第一辐射臂枝节，四个所述第一辐射臂枝节中两两配对组成第一偶极子辐射臂；所述第二辐射臂组件包括四个正交排置的第二辐射臂枝节，四个所述第二辐射臂枝节中两两配对组成第二偶极子辐射臂。

进一步的改进在于，所述第一辐射臂枝节的长度为2.3GHz～2.7GHz波长的1/8-1/4倍，所述第二辐射臂枝节的长度为3.3GHz～3.8GHz波长的1/8-1/4倍。

进一步的改进在于，所述第一辐射臂枝节包括辐射长臂，所述辐射长臂的一端与所述巴伦结构相连，另一端垂直向下折弯形成辐射短臂。

进一步的改进在于，所述第一辐射臂枝节上设置有镂空孔。

进一步的改进在于，四个所述第二辐射臂枝节一一对应设置在四个所述第一辐射臂枝节的正下方，且所述镂空孔的尺寸大于所述第二辐射臂枝节的尺寸。

进一步的改进在于，所述巴伦结构为顶部开口的中空结构，所述馈电片组件包括馈电片卡座、交叉分布的第一馈电片和第二馈电片，所述馈电片卡座安装于所述中空结构位置中，所述第一馈电片、第二馈电片安装在馈电片卡座内部，并通过巴伦结构底部的辐射体馈电口与外部电路连接进行馈电。

进一步的改进在于，所述引向片组件包括引向片卡座和第一引向片，所述引向片卡座安装于所述辐射体上方，所述引向片卡座上通过第一支撑柱安装第一引向片。

进一步的改进在于，所述引向片组件还包括第二引向片，所述第一引向片上通过第二支撑柱安装所述第二引向片，所述第二引向片的尺寸小于所述第一引向片的尺寸。

第二方面，本发明提出一种天线，包括上述中任意一项所述的一种多枝节超宽频辐射单元。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，可一体化成形，集成度高，有利于提高生产效率，且具有超宽频辐射特性，有效的拓宽了使用带宽，相较于常规天线系统，辐射单元使用率提升，集成度更高，使得天线系统设计更为简洁，有利于天线系统的集成和共用。

本发明辐射单元口径在0.35倍波长～0.55倍波长之间，集成双频辐射性能，不仅便于小型化天线的实现，还节省了材料，降低成本。

本发明适用于2300～3800MHz通信系统，可与700～2300MHz通信系统组成多频多系统天线。

附图说明

图1为本发明一种多枝节超宽频辐射单元的整体结构示意图；

图2为本发明一种多枝节超宽频辐射单元中引向片组件与辐射体分离后的结构示意图；

图3为本发明一种多枝节超宽频辐射单元的爆炸图；

图4为本发明一种多枝节超宽频辐射单元的辐射体结构示意图；

图5为本发明一种多枝节超宽频辐射单元的辐射体另一视角示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此附图仅显示与本发明有关的构成。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“安装在”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“与”、“和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考附图1-附图5，本发明实施例第一方面提供一种多枝节超宽频辐射单元，高度为0.25～0.3倍2.3～3.8GHz中心频率波长，通过多种辐射枝节集成化设计于辐射体1000上，达到超宽频效果，可用于多频天线系统中。

具体地，如图1所示，在本实施例中，所述辐射单元包括辐射体1000以及安装在所述辐射体1000上的馈电片组件和引向片组件；所述辐射体1000包括巴伦结构、第一辐射臂组件1020和第二辐射臂组件1010，所述第一辐射臂组件1020和第二辐射臂组件1010的内端分别与所述巴伦结构相连，所述第二辐射臂组件1010位于所述第一辐射臂组件1020的下方，从而形成两层辐射臂，所述辐射体1000整体呈中空双层“T”型结构。

如图5所示，所述辐射体1000的底部设置四个接地固定柱组件1030，所述接地固定柱组件1030包括四个固定柱1031、1032、1033、1034。

如图4所示，所述第一辐射臂组件1020包括四个正交排置的第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024，四个所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024中两两配对组成第一偶极子辐射臂，构成上层“T”型双极化辐射单元。

如图4所示，所述第二辐射臂组件1010包括四个正交排置的第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014，四个所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014中两两配对组成第二偶极子辐射臂，构成下层“T”型双极化辐射单元。

所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024的长度比所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014的长度长。

具体地，所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024的长度为2.3GHz～2.7GHz波长的1/8-1/4倍，所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014的长度为3.3GHz～3.8GHz波长的1/8-1/4倍。

在本发明的另外一些实施例中，每一个所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024均包括一辐射长臂，所述辐射长臂的一端与所述巴伦结构相连，另一端垂直向下折弯形成辐射短臂，本实施例通过折弯形成辐射短臂，可以用于减小第一辐射臂组件1020对第二辐射臂组件1010的投影面积，可以降低对第二辐射臂组件1010的影响，同时节省了空间，并有利于辐射单元一体化成型。

如图4所示，在本发明的另外一些实施例中，每一个所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024上均设置有一个镂空孔1025、1026、1027、1028。四个所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014一一对应设置在四个所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024的正下方，且所述镂空孔1025、1026、1027、1028的尺寸大于所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014的尺寸，即镂空孔1025、1026、1027、1028的投影面涵盖所述第二辐射臂枝节1011、1012、1013、1014的投影面，通过设置镂空孔1025、1026、1027、1028可以用于降低对所述第二辐射臂组件1010的干扰。具体地，在本实施例中，镂空孔1025、1026、1027、1028的投影面为矩形。

具体地，如图3所示，在本实施例中，所述巴伦结构为顶部开口的中空结构，所述馈电片组件包括馈电片卡座2000、交叉分布的第一馈电片3010和第二馈电片3020，所述馈电片卡座2000安装于所述中空结构位置中，所述馈电片卡座2000呈方形，所述馈电片卡座2000内设有馈电片卡位，所述第一馈电片3010、第二馈电片3020通过馈电片卡位安装在所述馈电片卡座2000内部，所述第一馈电片3010、第二馈电片3020呈鱼钩型，固定于所述馈电片卡座2000内部，并通过巴伦结构底部的辐射体馈电口1041、1042与外部电路连接进行馈电。

具体地，如图3所示，在本实施例中，所述引向片组件包括引向片卡4000和第一引向片5000，所述引向片卡座4000安装于所述辐射体1000上方，所述引向片卡座4000上通过第一支撑柱8000安装第一引向片5000。所述第一引向片5000可以呈圆形，也可以是正方形，上面设计有4个固定孔，可配合四根第一支撑柱8000固定于所述引向片卡座4000上。

具体地，在本发明一些实施例中，所述引向片卡座4000呈圆形，且其底部设计有卡扣，通过卡扣扣于所述第一辐射臂枝节1021、1022、1023、1024的镂空孔1025、1026、1027、1028一侧，与镂空孔1025、1026、1027、1028一侧配合卡扣进行连接固定，实现对引向片卡座4000的固定。所述镂空孔1025、1026、1027、1028既可以用于降低对所述第二辐射臂组件1010的干扰，又为所述引向片卡座4000提供卡扣连接的卡接位，结构简单，还节省了材料，降低成本。

具体地，如图3所示，在本发明的一些实施例中，所述引向片组件还包括第二引向片7000，所述第一引向片5000上通过第二支撑柱6000安装所述第二引向片7000，优选地，所述第二引向片7000的尺寸小于所述第一引向片5000的尺寸。

具体地，所述第一引向片5000中心部分设计有圆形孔，可用于放置第二支撑柱6000，所述第二引向片7000呈圆形，也可以是正方形，所述第二支撑柱6000一端与所述第二引向片7000中心孔连接，另一端与第一引向片5000的圆形孔连接。

本实施例第二方面实施例提出一种天线，包括上述任一实施例所述的一种多枝节超宽频辐射单元。所述辐射单元的结构参照上述实施例，而天线的其它部分结构则属于本领域技术人员的公知常识，本领域技术人员参照现有技术即可，本实施例在此不再详述。

本发明实施例的有益效果：本发明结构简单，可一体化成形，集成度高，有利于提高生产效率，且具有超宽频辐射特性，有效的拓宽了使用带宽，相较于常规天线系统，辐射单元使用率提升，集成度更高，使得天线系统设计更为简洁，有利于天线系统的集成和共用。本发明辐射单元口径在0.35倍波长～0.55倍波长之间，集成双频辐射性能，不仅便于小型化天线的实现，还节省了材料，降低成本。本发明适用于2300～3800MHz通信系统，可与700～2300MHz通信系统组成多频多系统天线。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多枝节超宽频辐射单元，其特征在于，所述辐射单元包括辐射体以及安装在所述辐射体上的馈电片组件和引向片组件；所述辐射体包括巴伦结构、第一辐射臂组件和第二辐射臂组件，所述第一辐射臂组件和第二辐射臂组件的内端分别与所述巴伦结构相连，所述第二辐射臂组件位于所述第一辐射臂组件的下方；

所述第一辐射臂组件包括四个正交排置的第一辐射臂枝节，四个所述第一辐射臂枝节中两两配对组成第一偶极子辐射臂；所述第二辐射臂组件包括四个正交排置的第二辐射臂枝节，四个所述第二辐射臂枝节中两两配对组成第二偶极子辐射臂，所述第一辐射臂枝节包括辐射长臂，所述辐射长臂的一端与所述巴伦结构相连，另一端垂直向下折弯形成辐射短臂，通过折弯形成辐射短臂，减小第一辐射臂组件对第二辐射臂组件的投影面积，降低对第二辐射臂组件的影响；

所述第一辐射臂枝节上设置有镂空孔，四个所述第二辐射臂枝节一一对应设置在四个所述第一辐射臂枝节的正下方，且所述镂空孔的尺寸大于所述第二辐射臂枝节的尺寸；

所述辐射单元覆盖2.3～2.7GHz、3.3～3.8GHz两个频段，通过增加对应的频段的辐射枝节，适用于多频天线系统中，保障各频段的各项电性能的独立性；

所述引向片组件包括引向片卡座，所述引向片卡座安装于所述辐射体上方，所述引向片卡座底部设置有卡扣，通过卡扣扣于所述第一辐射臂枝节的镂空孔一侧实现对引向片卡座的固定。

2.根据权利要求1所述的一种多枝节超宽频辐射单元，其特征在于，所述第一辐射臂枝节的长度为2.3GHz～2.7GHz波长的1/8-1/4倍，所述第二辐射臂枝节的长度为3.3GHz～3.8GHz波长的1/8-1/4倍。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种多枝节超宽频辐射单元，其特征在于，所述巴伦结构为顶部开口的中空结构，所述馈电片组件包括馈电片卡座、交叉分布的第一馈电片和第二馈电片，所述馈电片卡座安装于所述中空结构位置中，所述第一馈电片、第二馈电片安装在馈电片卡座内部，并通过巴伦结构底部的辐射体馈电口与外部电路连接进行馈电。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种多枝节超宽频辐射单元，其特征在于，所述引向片组件包括第一引向片，所述引向片卡座上通过第一支撑柱安装第一引向片。

5.根据权利要求4所述的一种多枝节超宽频辐射单元，其特征在于，所述引向片组件还包括第二引向片，所述第一引向片上通过第二支撑柱安装所述第二引向片，所述第二引向片的尺寸小于所述第一引向片的尺寸。

6.一种天线，其特征在于，包括权利要求1-5中任意一项所述的一种多枝节超宽频辐射单元。

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