CN114361773A - 一种宽带垂直极化全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带垂直极化全向天线，其包括第一基板以及交叉设置的第二基板和第三基板，第二基板和第三基板立置于所述第一基板上；所述第一基板下表面敷金属以作为天线的地板，所述第二基板和第三基板的上表面分别设置有金属贴片，所述金属贴片上对称的开设有辐射槽，所述金属贴片插入第一基板与所述地板连接。本发明的天线工作带宽较大，实用性强，适用于室内吸顶基站。

Description

一种宽带垂直极化全向天线

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种宽带垂直极化全向天线。

背景技术

当代城市建筑密集，结构复杂，对无线电波的传播有不利影响。而且人们的生活、工作主要集中在室内，无线通信业务流量也集中在室内，依靠传统的室外基站进行无线通信对大部分用户来说并非最佳方案。因此，架设室内基站刻不容缓。大型室内场所如办公室、商场、体育馆等都必须通过架设室内基站来满足大量用户的通信需求。室内基站多采用吸顶式的全向天线来实现室内信号的360°覆盖。另一方面，基站天线作为移动终端到互联网的中转站，需要同时满足不同用户不同功能的需求，而且在未来很长一段时间里，2G/3G/4G/5G将长期共存，这要求基站天线具备足够大的带宽。因此，小型化、大带宽、低成本的全向天线非常具有研究价值。

发明内容

本发明提供一种宽带垂直极化全向天线，以解决上述问题。一种宽带垂直极化全向天线，包括第一基板以及交叉设置的第二基板和第三基板，第二基板和第三基板立置于所述第一基板上；所述第一基板下表面敷金属以作为天线的地板，所述第二基板和第三基板的上表面分别设置有金属贴片，所述金属贴片上对称的开设有辐射槽，所述金属贴片插入第一基板与所述地板连接。

优选的，所述第一基板上表面中心位置设有圆形焊盘，馈电线缆的内导体连接到该焊盘对天线进行馈电；所述金属贴片与圆形焊盘连接。

优选的，所述第一基板上开设有四个矩形槽，四个矩形槽以所述圆形焊盘为中心形成中心对称形分布，所述第二基板和第三基板通过所述矩形槽穿插在第一基板上。

优选的，所述第二基板和第三基板均垂直于第一基板，并且第二基板和第三基板正交。

优选的，所述第二基板和第三基板的下表面分别设有一个微带T型结功分器，所述微带T型结功分器通过对应基板上开设的金属化通孔与对应基板上表面的所述金属贴片相连，微带T型结功分器的竖直微带线端部与所述圆形焊盘连接。

优选的，所述微带T型结功分器中水平微带线两端的微带走线分别折向第一基板，微带走线末端与第一基板上表面设置的扇形金属贴片相连接。

优选的，在所述金属贴片的左下角和右下角分别开设有辐射槽，所述辐射槽为开口朝向为倾斜向下的半圆形槽，所述金属贴片构成关于其竖直中心线对称的结构。

优选的，所述半圆形槽位于微带走线和扇形金属贴片相接位置的相邻处，且位于微带走线的内侧。

优选的，在所述第二基板的上部沿竖直中线开设有插槽，且在第二基板上金属贴片的竖直中线区域上部以及微带T型结功分器的竖直微带线上均开设相应的插槽，以使第三基板穿插到第二基板；和或，在所述第三基板竖直中线区域下部沿竖直中线开设有插槽，且在第三基板上金属贴片的竖直中线区域下部以及微带T型结功分器的竖直微带线上均开设相应的插槽，实现第三基板与第二基板穿插匹配。

优选的，所述第三基板上表面竖直中线区域上部设有一矩形金属贴片，矩形金属贴片通过第三基板上的金属化通孔与第三基板下表面的金属贴片相连。

本发明具有以下有益效果：提供的一种宽带垂直极化全向天线，从中间馈电，在两块交叉的基板边缘开了四个渐变槽进行辐射，使得天线具有宽带工作的能力；在交叉介质基板覆有金属的部分，用金属化通孔保证介质基板两侧金属的连续性；用基板上的微带线功分器进行馈电和激励，提高了设计自由度，拓展了天线带宽，天线整体结构尺寸不大，重量轻，制作成本低廉，非常适用于室内吸顶基站。

附图说明

图1为本发明实施例中天线的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例中天线的整体组合示意图；

图3为本发明实施例中第一介质基板的爆炸结构示意图；

图4为本发明实施例中第一介质基板上表面结构示意图；

图5为本发明实施例中第二介质基板的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例中第二介质基板组合状态的透视图；

图7为本发明实施例中第三介质基板的爆炸结构示意图；

图8为本发明实施例中第三介质基板组合状态的透视图。

10-第一介质基板；11-焊盘；12-金属化通孔；13-第一扇形金属贴片；14-第二扇形金属贴片；15-第三扇形金属贴片；16-第四扇形金属贴片；17-第一矩形槽；18-第二矩形槽；19-第三矩形槽；110-第四矩形槽；111-金属地板；20-第二介质基板；21-第一T型结微带功分器；22-第一金属化通孔；23-第一金属贴片；24-第二金属贴片；25-第三金属贴片；26-第一开槽；30-第三介质基板；31-第二T型结微带线功分器；32-第四金属贴片；33-第二金属化通孔；34-第三金属化通孔；35-第五金属贴片；36-第六金属贴片；37-第二开槽。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

参阅图1-4所示，一种宽带垂直极化全向天线，包括第一介质基板10以及交叉设置的第二介质基板20和第三介质基板30，第二介质基板20和第三介质基板30立置于所述第一介质基板10上；所述第一介质基板10下表面敷设金属以作为天线的金属地板111，所述金属优选为铜，所述第二介质基板20和第三介质基板30的上表面分别设置有金属贴片，在每个金属贴片上对称的开设有两个辐射槽，所述金属贴片插入第一介质基板10后与所述金属地板111连接。优选为在第二介质基板20和第三介质基板30的竖直中线位置形成交叉以形成中心对称结构。一种可选的，可进一步配置为第三介质基板30与第二介质基板20构成的整体(包括介质基板上金属贴片)关于天线45°方向对称。在本实施例方案中，在两块交叉的介质基板上设置带辐射槽的金属贴片，天线的垂直极化全向辐射由四个中心对称的辐射槽实现辐射，利用地板的镜像作用将传统的开口槽天线纵向尺寸减半，可优选以渐变型开口槽作为所述辐射槽，实现宽带效果，使得天线具有宽带工作的能力。

作为一种优选的实施方式，所述第一介质基板上表面中心位置设有圆形的焊盘11，所述金属贴片的下部与焊盘11连接。所述焊盘作为天线的馈电接口位于第一介质基板中心位置，实现从天线中间进行馈电。更为具体的，馈电线缆的内导体可通过焊盘11中心的通孔12连接到该焊盘11以对天线进行馈电，外导体可焊接在第一介质基板底部的金属地板上，操作方便灵活。

作为一种优选的实施方式，在所述第一介质基板10上开设有四个矩形槽，分别为第一矩形槽17、第二矩形槽18、第三矩形槽19和第四矩形槽110，四个矩形槽以焊盘11为中心形成中心对称形分布，所述第二介质基板20和第三介质基板30通过四个矩形槽穿插在第一介质基板10上。具体的，所述第二基板20通过矩形槽18和矩形槽110竖直插在所述第一基板10上，所述第三基板30通过矩形槽17和矩形槽19竖直插在所述第一基板10上。在本实施例方案中，通过开设矩形槽穿插固定，保证了三个介质基板相对位置的确定性，减小加工误差。

作为进一步的优选方式，所述第二介质基板20和第三介质基板30正交设置，即第二介质基板20和第三介质基板30的交叉角度为90度，第二介质基板和第三介质基板相互正交，保证了天线的四个辐射槽的对称性，进而保证了天线辐射方向图的全向性和较高的圆度。

作为一种优选的实施方式，所述第二介质基板20和第三介质基板30的下表面分别设有一个微带T型结功分器(21、31)，所述微带T型结功分器通过对应基板上开设的金属化通孔与对应基板上表面的所述金属贴片相连，微带T型结功分器的竖直微带线端部与焊盘11连接。具体的，参阅图1、图5、图6、图7、图8中所示，第二介质基板20的下表面设置有第一微带T型结功分器21，第一微带T型结功分器21通过第二介质基板20中间开设的第一金属化通孔22与第二介质基板20上表面设置的金属贴片连接；同样的，第三介质基板30的下表面设置有第二微带T型结功分器31，第二微带T型结功分器31通过第三介质基板30中间开设的第二金属化通孔33与第三介质基板30上表面设置的金属贴片连接；此外，第一微带T型结功分器21和第二微带T型结功分器31的竖直微带线的端部与焊盘11连接。

作为一种优选的实施方式，第一微带T型结功分器21和第二微带T型结功分器31中的水平微带线两端的微带走线分别折向第一介质基板10，微带走线末端与第一介质基板10上表面设置的扇形金属贴片相连接。具体的，参阅图1、图3、图4中所示，所述第一介质基板10上表面设有第一扇形金属贴片13、第二扇形金属贴片14、第三扇形金属贴片15、第四扇形金属贴片16，所述第一扇形金属贴片13的收敛末端贴近所述第四矩形槽110，并且与所述第一T型结微带线功分器21右边微带走线末端相连；所述第二扇形金属贴片14的收敛末端贴近所述第三矩形槽19，并且与所述第二T型结微带线功分器31左边微带走线末端相连；所述第三扇形金属贴片15的收敛末端贴近所述第二矩形槽18，并且与所述第一T型结微带线功分器21左边微带走线末端相连，所述第四扇形金属贴片16的收敛末端贴近所述第一矩形槽17，并且与所述第二T型结微带线功分器31右边微带走线末端相连。

可以理解的是，在以上实施例方案中，天线的辐射槽由第二介质基板和第三介质基板表面的T型结微带线功分器进行馈电，可将第一和第二T型结微带线功分器的四个支路结构尺寸设置为相同，以保证每个支路的输出功率等幅同相，进一步保证每个辐射槽的辐射强度相当，从而实现良好的全向辐射。此外，实施例中所采用T型结微带线功分器，微带线同时具有巴伦的效果，可实现辐射槽与馈电端口的阻抗变换，可通过微带线设计实现拓展天线阻抗带宽的效果。另外，微带馈线的结构形式并不影响天线的辐射模式，给天线设计提供了更大的自由度，在实际应用中可以根据具体需求做灵活修改和调整。进一步的，将作为天线的馈电起始端的T型结微带线功分器的竖直微带线焊接在第一介质基板中心的焊盘，微带走线的末端焊接在第一介质基板上表面的扇形金属贴片上，保证了良好的电气连接性能，同时还保证了天线结构的稳定性，整个天线结构无需增设额外的固定装置。

作为一种优选的实施方式，所述第二介质基板20下表面设置的金属贴片包括有第一金属贴片23、第二金属贴片24和第三金属贴片25。所述第一金属贴片23位于第二介质基板中间位置，且分布第二金属贴片24和第三金属贴片25之间，第一金属贴片23与第二和第三金属贴片之间形成隔离，第一金属贴片23的下部焊接在所述焊盘11上，所述第一T型结微带线功分器21和第一金属贴片23通过第一金属化通孔22连接，所述第二金属贴片24穿过第二矩形槽18与地板111连接，所述第三金属贴片25穿过第四矩形槽110与地板111连接。

进一步优选的，所述第三介质基板30下表面设置的金属贴片包括有第五金属贴片35和第六金属贴片36，第五金属贴片35分布于第三介质基板中间位置，且第五金属贴片35的下部焊接在所述焊盘11上；所述第二T型结微带线功分器31和第五金属贴片35通过第二金属化通孔33连接，所述第六金属贴片36穿过第一矩形槽17和第三矩形槽19与地板111连接。

作为一种优选的实施方式，所述第二介质基板20和第三介质基板30的上表面的金属贴片均设置为：在所述金属贴片的左下角和右下角分别开设有一个辐射槽，左右两个辐射槽在对应基板上对称分布，且金属贴片构成关于其竖直中心线对称的结构。进一步优选的，所述辐射槽为开口朝向为倾斜向下的半圆形槽。作为一种具体的，参阅图5和图6中所示，在所述第二金属贴片24的左下角和所述第三金属贴片25的右下角各开设一个半圆形槽作为辐射槽；同样的，在所述第六金属贴片36的左下角和右下角各开设一个半圆形槽作为辐射槽。应该说明的是，所述半圆形槽形成渐变的辐射槽，其相当于在对应金属贴片底边与侧边相接位置进行切口，切除的部分构成一个半圆形和三角形的组合。通过本实施例方案，可实现最优的宽带效果。

作为一种优选的实施方式，参阅图6和图8中所示，所述半圆形槽位于微带走线和扇形金属贴片连接处的相邻位置，且位于微带走线的内侧。由此，可实现扇形金属贴片对作为辐射槽的半圆形槽进行耦合馈电，半圆形槽的尺寸可调节天线输入阻抗，扇形的渐变结构有利于大带宽的实现。

作为一种优选的实施方式，所述第三介质基板30上表面竖直中线区域上部设有第四金属贴片32，所述第四金属贴片32为矩形金属贴片；所述第三介质基板30中间偏左上的位置设有第三金属化通孔34，所述第四金属贴片32和所述第六金属贴片36通过第三金属化通孔34连接，所述第四金属贴片32还与所述第二金属贴片24相连接。

作为一种优选的实施方式，在所述第二介质基板20的上部沿竖直中线开设有第一开槽26，且在第二介质基板20上第一金属贴片23的竖直中线区域上部以及第一微带T型结功分器21的竖直微带线上均开设相应的开槽；以及，在所述第三介质基板30竖直中线区域下部沿竖直中线开设有第二开槽37，且在第三介质基板30上第五金属贴片35的竖直中线区域下部以及第二微带T型结功分器31的竖直微带线上均开设相应的开槽，实现第二介质基板20与第三介质基板30正交穿插匹配。可以理解的是，通过以上方案可较为便捷、准确的实现第二介质基板和第三介质基板正交穿插。此外，考虑到介质基板交叉部分的开槽需留有加工余量，实际加工中也存在加工误差，仅凭第二介质基板和第三介质基板自身无法保证绝对正交，而将第二和第三介质基板穿插在第一介质基板上预刻的矩形槽之后即可保证其正交性，从而减小装配误差。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽带垂直极化全向天线，其特征在于：包括第一基板以及交叉设置的第二基板和第三基板，第二基板和第三基板立置于所述第一基板上；所述第一基板下表面敷金属以作为天线的地板，所述第二基板和第三基板的上表面分别设置有金属贴片，所述金属贴片上对称的开设有辐射槽，所述金属贴片插入第一基板与所述地板连接。

2.根据权利要求1所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述第一基板上表面中心位置设有圆形焊盘，馈电线缆的内导体连接到该焊盘对天线进行馈电；所述金属贴片与圆形焊盘连接。

3.根据权利要求2所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述第一基板上开设有四个矩形槽，四个矩形槽以所述圆形焊盘为中心形成中心对称形分布，所述第二基板和第三基板通过所述矩形槽穿插在第一基板上。

4.根据权利要求1所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述第二基板和第三基板均垂直于第一基板，并且第二基板和第三基板正交。

5.根据权利要求2所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述第二基板和第三基板的下表面分别设有一个微带T型结功分器，所述微带T型结功分器通过对应基板上开设的金属化通孔与对应基板上表面的所述金属贴片相连，微带T型结功分器的竖直微带线端部与所述圆形焊盘连接。

6.根据权利要求5所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述微带T型结功分器中水平微带线两端的微带走线分别折向第一基板，微带走线末端与第一基板上表面设置的扇形金属贴片相连接。

7.根据权利要求1所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：在所述金属贴片的左下角和右下角分别开设有辐射槽，所述辐射槽为开口朝向为倾斜向下的半圆形槽，所述金属贴片构成关于其竖直中心线对称的结构。

8.根据权利要求7所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述半圆形槽位于微带走线和扇形金属贴片相接位置的相邻处，且位于微带走线的内侧。

9.根据权利要求1所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：在所述第二基板的上部沿竖直中线开设有插槽，且在第二基板上金属贴片的竖直中线区域上部以及微带T型结功分器的竖直微带线上均开设相应的插槽，以使第三基板穿插到第二基板；和或，在所述第三基板竖直中线区域下部沿竖直中线开设有插槽，且在第三基板上金属贴片的竖直中线区域下部以及微带T型结功分器的竖直微带线上均开设相应的插槽，实现第三基板与第二基板穿插匹配。

10.根据权利要求1所述的宽带垂直极化全向天线，其特征在于：所述第三基板上表面竖直中线区域上部设有一矩形金属贴片，矩形金属贴片通过第三基板上的金属化通孔与第三基板下表面的金属贴片相连。

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