CN204464459U - 低轮廓多频段双端口定向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低轮廓多频段双端口定向天线，包括天线壳、反射板和两组极化天线单元，每组极化天线单元包括辐射单元、馈电金属螺钉、耦合介质板、馈电巴伦及射频同轴电缆，辐射单元包括低频辐射单元和高频辐射寄生单元，辐射单元固定于耦合介质板上，辐射单元、耦合介质版、馈电巴伦以及反射板在垂直面内依次排布，馈电金属螺钉与低频辐射单元连接且穿过耦合介质板与馈电巴伦连接，馈电巴伦与射频同轴电缆的一端连接。与现有技术相比，在辐射单元及反射板之间增设耦合介质板，降低了辐射单元距反射板的实际高度，且通过一个射频信号激励低频辐射单元以及高频辐射寄生单元而工作于低频段和高频段，无需使用合路器，降低了生产成本。

Description

低轮廓多频段双端口定向天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，更具体的涉及一种低轮廓多频段双端口定向天线。

背景技术

目前，实现806-960MHz(或695-960MHz)，1710-2700MHz频段的双端口天线大部分应用于室外的基站天线系统中，且绝大部分采用定向半波振子方案，即将低频单元(698-960MHz)和高频单元(1710-2700MHz)共同组装在一反射板上，然后通过射频合路器将两组信号相连组成多频段的单元。

然而，上述方案中，由于工作频率低至806MHz(甚至695MHz)，根据半波振子的要求其高度大约为其0.25个波长，即93mm，从而使得辐射单元的高度较高，不适用于应用在室内天线上；同时，高频单元和低频单元需要通过射频合路器相连，由于需要实现低互调特性，所以合路器在材料的选取和整个天线的加工精度要求非常高，且采用低互调特性的合路器使得整个天线的成本非常高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种厚度薄、成本低的低轮廓多频段双端口定向天线。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低轮廓多频段双端口定向天线，包括天线壳、反射板和两组极化天线单元，所述反射板和所述极化天线单元设置于所述天线壳内，每组所述极化天线单元包括辐射单元、馈电金属螺钉、耦合介质板、馈电巴伦以及射频同轴电缆，所述辐射单元包括低频辐射单元和高频辐射寄生单元，所述辐射单元固定于所述耦合介质板上，所述辐射单元、耦合介质版、馈电巴伦以及反射板在垂直面内依次排布，所述馈电金属螺钉与所述低频辐射单元连接且穿过所述耦合介质板与所述馈电巴伦连接，所述馈电巴伦与所述射频同轴电缆的一端连接，所述射频同轴电缆的另一端穿出所述天线壳，所述射频同轴电缆中的射频信号激励所述低频辐射单元而使所述辐射单元谐振于低频段，同时所述射频信号通过耦合形式激励所述高频辐射寄生单元而使所述辐射单元同时谐振于高频段。

与现有技术相比，本实用新型在辐射单元以及反射板之间增设耦合介质板，由于空气的介电常数是最低(接近于真空)的，因此辐射单元向反射板上辐射的电磁波经过耦合介质板时会发生折射，电磁波的传输路径比没有耦合介质板时大大加长，故相当于增高了辐射单元距反射板的高度，从而可以降低辐射单元距反射板的实际高度，即降低了天线的厚度，可以应用于室内天线；此外，通过一个射频信号同时激励低频辐射单元以及高频辐射寄生单元而工作于低频段和高频段，相比现有技术中通过两个射频信号分别激励低频单元和高频单元再通过射频合路器将两组信号相连组成多频段，本实用新型无需使用合路器，降低了生产成本。

较佳地，所述辐射单元还包括固定于所述耦合介质板上的低频辐射寄生单元，所述高频辐射寄生单元设置于所述低频辐射单元的两侧，所述低频辐射寄生单元设置于所述高频辐射寄生单元的周边。

较佳地，所述辐射单元以冷压形式固定于所述耦合介质板上，且所述辐射单元通过铝镀锡工艺成型。

较佳地，所述低轮廓多频段双端口定向天线还包括隔板，所述隔板设置于两组所述极化天线单元之间且与所述反射板固定连接。

较佳地，所述极化天线单元还包括辐射单元尼龙支撑柱，所述辐射单元尼龙支撑柱的一端与所述耦合介质板固定连接，所述辐射单元尼龙支撑柱的另一端与所述反射板固定连接。

较佳地，所述耦合介质板的厚度为1.8至3毫米、介电常数为2至2.4，且通过ABS材料注塑成型。

较佳地，所述极化天线单元还包括Z型调节件，所述Z型调节件固定设置于所述反射板上。

较佳地，所述极化天线单元还包括电缆固定件，所述电缆固定件包括与所述反射板固定连接的两侧翼以及连接于两所述侧翼之间且呈桥型的中间部，所述射频同轴电缆穿过所述中间部而被夹紧。

较佳地，两组所述极化天线单元中的两所述辐射单元沿同一方向设置或呈垂直设置。

较佳地，所述低轮廓多频段双端口定向天线还包括安装支架，所述安装支架包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件通过螺钉与所述天线壳固定连接，所述第二连接件与所述第一连接件卡接，所述第二连接件通过螺钉固定至任一位置而实现所述低轮廓多频段双端口定向天线的安装。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型低轮廓多频段双端口定向天线的外观图。

图2为图1中低轮廓多频段双端口定向天线另一角度的外观图。

图3为图1低轮廓多频段双端口定向天线的局部分解图。

图4为图2中低轮廓多频段双端口定向天线另一角度的局部分解图。

图5为图3中辐射单元的具体结构图。

图6为两个极化天线单元垂直时的内部结构图。

图7a、7b分别为两个端口的驻波曲线图。

图7c为两个端口的隔离度曲线图。

图8a、8b分别为其中之一端口在900MHz、1800MHz时的3阶互调曲线图。

图9a、9b分别为其中之另一端口在900MHz、1800MHz时的3阶互调曲线图。

图10a、10b、10c分别为图8a中端口在960MHz、1880MHz、2700MHz时的辐射方向图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1至图4，本实用新型低轮廓多频段双端口定向天线100包括天线壳10、反射板12和两组极化天线单元14，反射板12和极化天线单元14设置于天线壳10内，每组极化天线单元14包括辐射单元141、馈电金属螺钉142、耦合介质板143、馈电巴伦144以及射频同轴电缆145，辐射单元141包括低频辐射单元1411和高频辐射寄生单元1412，辐射单元141固定于耦合介质板143上，且辐射单元141、耦合介质版143、馈电巴伦144以及反射板12在垂直面内依次排布，馈电金属螺钉142与低频辐射单元1411连接且穿过耦合介质板143与馈电巴伦144连接，馈电巴伦144与射频同轴电缆145的一端连接，射频同轴电缆145的另一端穿出天线壳10，射频同轴电缆145中的射频信号激励低频辐射单元1411而使辐射单元141谐振于低频段，同时射频信号通过耦合形式激励高频辐射寄生单元1412而使辐射单元141同时谐振于高频段。其中上述低频段为806-960MHz(或695-960MHz)，高频段为1710-2700MHz。

与现有技术相比，本实用新型在辐射单元141以及反射板12之间增设耦合介质板143，由于空气的介电常数是最低(接近于真空)的，因此辐射单元141向反射板12上辐射的电磁波经过耦合介质板143时会发生折射，电磁波的传输路径比没有耦合介质板143时大大加长，故相当于增高了辐射单元143距反射板12的高度，从而可以降低辐射单元141距反射板12的实际高度，即降低了天线的厚度，可以应用于室内天线；此外，通过一个射频信号同时激励低频辐射单元1411以及高频辐射寄生单元1412而工作于低频段和高频段，相比现有技术中通过两个射频信号分别激励低频单元和高频单元再通过射频合路器将两组信号相连组成多频段，本实用新型无需使用合路器，降低了生产成本。

具体的，如图1所示，极化天线单元14还包括射频同轴连接器149，天线壳10包括天线罩101、天线顶端盖102以及天线底端盖103，其中天线罩101采用聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)材料注塑成型，而天线底端盖103上开设有允许射频同轴电缆145穿出天线壳10的两通孔，射频同轴电缆145穿出天线壳10的一端与射频同轴连接器149连接。

优选的，如图5所示，辐射单元141还包括固定于耦合介质板143上的低频辐射寄生单1413元，且高频辐射寄生单元1412设置于低频辐射单元1411的两侧，低频辐射寄生单元1413设置于高频辐射寄生单元1412的周边，其中低频辐射寄生单元1413用于扩展低频段的带宽。此外，低频辐射单元1411、高频辐射寄生单元1412以及低频辐射寄生单元1413为金属成型件，可用金属铝冲压制成、金属铜冲压制成、铝电镀铜或铝电镀锡制成，优选为铝电镀锡制成；而低频辐射单元1411、高频辐射寄生单元1412以及低频辐射寄生单元1413通过冷压工艺固定于耦合介质版143上，从而能够有效的促使无源交调指标满足设计要求。工作时，射频同轴电缆145中的射频信号通过连接的馈电巴伦144联通馈电金属螺钉142而激励低频辐射单元1411使得辐射单元141谐振于低频段806-960MHz(或695-960MHz)，在低频辐射单元141的两侧为高频辐射寄生单元1412，射频信号通过耦合形式激励高频辐射寄生单元1412使得辐射单元141同时工作于另一个频段，即高频段1710-2700MHz；同时低频辐射寄生单元1413扩展低频段带宽。此外，低频辐射单元1411与高频辐射寄生单元1412共用一个馈电巴伦144(馈电端口)，一体化的设计减少了焊点，也减少了组装的步骤。

优选的，耦合介质板143的厚度为1.8至3毫米，介电常数为2至2.4，该耦合介质板143可以通过挤压成型或板材加工成型，如通过ABS材料注塑成型的ABS树脂板。耦合介质板143覆盖辐射单元141的全部范围，而耦合介质板143的介电常数及厚度决定了低频辐射单元1411的高度，理论上介电常数越高、厚度越厚，辐射单元141距反射板12的高度就越低，通过仿真计算及实际测试，结合实际加工特性等因素，本实用新型中选择利于注塑成型的ABS材料、介电常数在2-2.4之间、厚度在1.8-3mm之间的板材作为耦合介质板143。由于耦合介质板143的介电常数(例如为2.2)大于空气的介电常数(为1.0)，因此辐射单元141向反射板12上辐射的电磁波经过耦合介质板143时发生折射，电磁波的传输路径比没有耦合介质板143时大大加长，故相当于抬高了辐射单元143距反射板12的高度，其对于改善低频特性有较大的帮助，使得辐射单元141距反射板12的实际高度可以降低至40mm左右，即降低了辐射单元141的高度，实现在较低的剖面上天线的低频特性(695-806MHz)得以展宽，可以应用于室内天线上。此外，耦合介质板143设置一定的厚度，还保证了低频辐射单元1411结构上的稳固。

优选的，如图3至图4所示，低轮廓多频段双端口定向天线100还包括隔板16以及安装支架18，极化天线单元14还包括辐射单元尼龙支撑柱146、Z型调节件147以及电缆固定件148。具体的，隔板16设置于两组极化天线单元14之间且与反射板12固定连接，本实用新型中每一极化天线单元14中的辐射单元141由低频段(806-960MHz或695-960MHz)和高频段(1710-2700MHz)一体化设计形成，且两组极化天线单元14置于一个反射板12之上，从而使得低轮廓多频段双端口定向天线100的两个端口在电气指标上存在一定的相关性，同时，通过两组极化天线单元14之间的隔板16又可以使得两端口具有一定的隔离度。而辐射单元尼龙支撑柱146的一端与耦合介质板143固定连接，辐射单元尼龙支撑柱146的另一端与反射板12固定连接，即耦合介质板143通过辐射单元尼龙支撑柱146固定在反射板12上。Z型调节件147固定设置于反射板12上，用于改善定向天线100的低频S参数特性。电缆固定件148用于固定射频同轴电缆145，具体的，电缆固定件148包括与反射板12连接的两侧翼以及连接两侧翼且呈桥型的中间部，两侧翼与反射板12通过螺钉固定连接，射频同轴电缆145穿过电缆固定件148的中间部而被固定于反射板12上，从而射频同轴电缆145不容易松动。安装支架18包括第一连接件181和第二连接件182，其中第一连接件181通过螺钉与天线壳101固定连接，第二连接件182与第一连接件181卡接，且可以将第二连接件182通过螺钉固定至任意位置而实现天线的安装。

此外，如图6所示，两组极化天线单元14中，两个辐射单元141可以如图3或图4所示沿一直线排列组成双端口的垂直极化天线，当然，两个辐射单元141还可以如图6所示垂直设置，即将图3或图4中的一个辐射单元141旋转90度，而另一个辐射单元141保持不变，从而构成垂直极化加水平极化的双端口天线。

本实用新型低轮廓多频段双端口定向天线100由两组超宽频带的辐射单元141组成，耦合介质板143的设计实现了整个天线的低轮廓特性，同时实现良好的宽频特性(806-960MHz(或695-960MHz)，1710-2700MHz)，使两个较宽的频段的电压驻波比满足设计的要求(806-960MHz<1.45(695-960MHz<1.8)且1710-2700MHz<1.45)，具有低无源交调特性，具体而言本实用新型低轮廓多频段双端口定向天线覆盖了以下频段：SCDMA1900、CDMA800、GSM900、GSM1800、DCS、PCS、WCDMA、WiFi、WiMax、LTE等频段及实现MIMO的通信模式，适用范围广；同时设置电缆固定件148等实现了结构的固定，能够有效保证三阶互调指标(698MHz-2700MHz<-110dBm2*43dBm)满足设计的要求。如图7a、7b所示，分别为两个端口的驻波曲线，图7c为两个端口的隔离度曲线，图8a、8b分别为其中一端口在900MHz、1800MHz时的3阶互调曲线，图9a、9b分别为其中之另一端口在900MHz、1800MHz时的3阶互调曲线，图10a、10b、10c分别为图8a中端口在960MHz、1880MHz、2700MHz时的辐射方向图。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，包括天线壳、反射板和两组极化天线单元，所述反射板和所述极化天线单元设置于所述天线壳内，每组所述极化天线单元包括辐射单元、馈电金属螺钉、耦合介质板、馈电巴伦以及射频同轴电缆，所述辐射单元包括低频辐射单元和高频辐射寄生单元，所述辐射单元固定于所述耦合介质板上，所述辐射单元、耦合介质版、馈电巴伦以及反射板在垂直面内依次排布，所述馈电金属螺钉与所述低频辐射单元连接且穿过所述耦合介质板与所述馈电巴伦连接，所述馈电巴伦与所述射频同轴电缆的一端连接，所述射频同轴电缆的另一端穿出所述天线壳，所述射频同轴电缆中的射频信号激励所述低频辐射单元而使所述辐射单元谐振于低频段，同时所述射频信号通过耦合形式激励所述高频辐射寄生单元而使所述辐射单元同时谐振于高频段。

2.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述辐射单元还包括固定于所述耦合介质板上的低频辐射寄生单元，所述高频辐射寄生单元设置于所述低频辐射单元的两侧，所述低频辐射寄生单元设置于所述高频辐射寄生单元的周边。

3.如权利要求2所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述辐射单元以冷压形式固定于所述耦合介质板上，且所述辐射单元通过铝镀锡工艺成型。

4.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，还包括隔板，所述隔板设置于两组所述极化天线单元之间且与所述反射板固定连接。

5.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述极化天线单元还包括辐射单元尼龙支撑柱，所述辐射单元尼龙支撑柱的一端与所述耦合介质板固定连接，所述辐射单元尼龙支撑柱的另一端与所述反射板固定连接。

6.如权利要求1至5任一项所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述耦合介质板的厚度为1.8至3毫米、介电常数为2至2.4，且通过ABS材料注塑成型。

7.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述极化天线单元还包括Z型调节件，所述Z型调节件固定设置于所述反射板上。

8.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，所述极化天线单元还包括电缆固定件，所述电缆固定件包括与所述反射板固定连接的两侧翼以及连接于两所述侧翼之间且呈桥型的中间部，所述射频同轴电缆穿过所述中间部而被夹紧。

9.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，两组所述极化天线单元中的两所述辐射单元沿同一方向设置或呈垂直设置。

10.如权利要求1所述的低轮廓多频段双端口定向天线，其特征在于，还包括安装支架，所述安装支架包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件通过螺钉与所述天线壳固定连接，所述第二连接件与所述第一连接件卡接，所述第二连接件通过螺钉固定至任一位置而实现所述低轮廓多频段双端口定向天线的安装。