CN208111675U - 宽频辐射单元及应用该宽频辐射单元的天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种宽频辐射单元及应用该宽频辐射单元的天线阵列，该宽频辐射单元包括介质基板、辐射体、巴伦、第一馈电片、第二馈电片和支撑座，所述辐射体包括两个辐射面组件和两个振子组件，所述两个辐射面组件相互正交并分别沿所述介质基板的两条对角线设置在介质基板的正面，所述两个振子组件设置在介质基板的背面并与两个辐射面组件耦合连接；所述第一馈电片和第二馈电片分别与两个辐射面组件对应并设置在对应的辐射面组件的中心位置，第一馈电片位于第二馈电片的上方并与第二馈电片呈正交设置。本实用新型的宽频辐射单元体积小，易于安装，成本低，并具有较佳的辐射性能和电气性能，可适用于多端口天线阵列上面。

Description

宽频辐射单元及应用该宽频辐射单元的天线阵列

【技术领域】

本实用新型涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种宽频辐射单元及应用该宽频辐射单元的天线阵列。

【背景技术】

在无线通信领域，一项技术的成功商用关键还在于频谱，无线专网也不例外。日前工信部决定规划1447－1467MHz(兆赫)频段用于宽带数字集群专网系统，1.4GHz(吉赫)频谱将正式发放。目前美国明确为公共安全LTE(长期演进)专网在700MHz分配了上下行各10MHz频谱，我国为TD-LTE(分时长期演进)政务网分配了1447-1467MHz共20MHz试验频率。而我国也积极开展 1.4GHz的TD-LTE政务网试验，北京、天津、南京和上海等地都启动建设，我国LTE宽带集群系统开始规模应用。由于最近几年4G网络不断的建设，使得站址资源日益紧张，发展多系统建站已经是趋势所在了，而多端口天线是多系统的基础设施。

由于该频段属于政府公共安全专网，所需的频谱也为特有，因此需要设计一款性能优良，体积小，重量轻，便于安装的天线辐射单元，而且该辐射单元还需适用多端口天线上面。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种性能优良的宽频辐射单元及应用该宽频辐射单元的天线阵列。

本实用新型提供的第一方面提供一种宽频辐射单元，包括介质基板、辐射体、巴伦、第一馈电片、第二馈电片和支撑座，所述辐射体包括两个辐射面组件和两个振子组件，所述两个辐射面组件相互正交并分别沿所述介质基板的两条对角线设置在介质基板的正面，所述两个振子组件设置在介质基板的背面并与两个辐射面组件耦合连接；所述第一馈电片和第二馈电片分别与两个辐射面组件对应并设置在对应的辐射面组件的中心位置，第一馈电片位于第二馈电片的上方并与第二馈电片呈正交设置；所述巴伦包括分别与所述两个辐射面组件对应的第一连接组件、第二连接组件，所述第一连接组件的一端从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件与第一馈电片连接，第一连接组件的另一端连接到所述支撑座，所述第二连接组件的一端从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件与第二馈电片连接，第二连接组件的另一端连接到所述支撑座。

进一步地，每个所述辐射面组件包括两个关于介质基板的中心对称的辐射面；每个所述振子组件包括两个关于介质基板的中心对称的折合振子，两个振子组件的四个折合振子分别设置在介质基板背面的四周；每个所述折合振子分别与相邻的两个辐射面对应并与相邻的两个辐射面耦合连接；所述第一馈电片、第二馈电片分别设置在对应的辐射面组件的两个辐射面之间。

进一步地，所述辐射面为菱形辐射面，所述菱形辐射面的长对角线与对应的所述介质基板的对角线重合。

进一步地，所述菱形辐射面的与所述介质基板的中心相邻的两侧分别设有金属化过孔，所述金属化过孔延伸至介质基板的背面。

进一步地，所述第一连接组件、第二连接组件分别包括呈相对设置的巴伦支撑柱和馈电电缆；所述巴伦支撑柱包括主体以及形成在主体两端的第一连接部、第二连接部；所述馈电电缆包括内芯、包覆在内芯外周的介质层以及包覆在介质层外周的外芯，所述馈电电缆末端的内芯伸出所述外芯之外。

进一步地，所述第一连接组件的巴伦支撑柱的第一连接部从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的其中一个辐射面与第一馈电片的其中一端连接，第一连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部连接到所述支撑座；所述第一连接组件的馈电电缆穿设到所述支撑座中且该馈电电缆末端的内芯从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的另一个辐射面与第一馈电片的另一端连接。

进一步地，所述第二连接组件的巴伦支撑柱的第一连接部从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的其中一个辐射面与第二馈电片的其中一端连接，第二连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部连接到所述支撑座；所述第二连接组件的馈电电缆穿设到所述支撑座中且该馈电电缆末端的内芯从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的另一个辐射面与第二馈电片的另一端连接。

进一步地，所述支撑座的靠近所述巴伦的一面设有两个空心圆柱和两个通孔，所述第一连接组件、第二连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部分别嵌设到所述两个空心圆柱，第一连接组件、第二连接组件的馈电电缆分别穿设到所述两个通孔中。

进一步地，所述支撑座的中心设有贯穿支撑座设置的第一安装部，所述第一安装部具有安装孔；所述支撑座的远离所述巴伦的一面设有第二安装部。

本实用新型的第二方面提供一种天线阵列，包括反射板以及设置在反射板正面两侧的两个阵列主体，每个所述阵列主体包括多个沿反射板的纵向间隔排列的如上述技术方案中任一项技术方案所述的宽频辐射单元。

本实用新型的宽频辐射单元体积小，易于安装，成本低，并具有较佳的辐射性能和电气性能，可适用于多端口天线阵列上面。

【附图说明】

图1为本实用新型一实施例提供的一种宽频辐射单元的结构示意图；

图2是图1所示宽频辐射单元的底部的结构示意图；

图3是图1所示宽频辐射单元的侧视示意图；

图4是图1所示宽频辐射单元的第一馈电片、第二馈电片的结构示意图；

图5是图1所示宽频辐射单元的巴伦的巴伦支撑住的结构示意图；

图6是图1所示宽频辐射单元的支撑座的结构示意图；

图7是应用图1所示宽频辐射单元的天线阵列的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

参考图1至图3，本实用新型提供的一种宽频辐射单元100，包括方形的介质基板10、辐射体、巴伦30、第一馈电片40、第二馈电片50和支撑座60。

介质基板10为一FR-4(一种耐燃材料等级的代号)介质基板。

辐射体包括两个辐射面组件21a、21b和两个振子组件22a、22b，分别对应宽频辐射单元100的两个极化。两个辐射面组件21a、21b相互正交并分别沿介质基板10的两条对角线设置在介质基板10的正面。每个辐射面组件包括两个关于介质基板10的中心对称的辐射面211。通过调整辐射面211的大小，可实现专有的带宽。辐射面211由馈电线路组成。介质基板10的正面设有与辐射面211对应的正面带状馈电线路，正面带状馈电线路经过覆铜处理。优选地，辐射面211为菱形辐射面，菱形辐射面为镂空的结构。菱形辐射面的长对角线与对应的介质基板10的对角线重合。

菱形辐射面的与介质基板10的中心相邻的两侧分别设有金属化过孔23，金属化过孔23延伸至介质基板10的背面。优选地，菱形辐射面的与介质基板10 的中心相邻的两侧分别设有六个金属化过孔23，六个金属化过孔23间隔设置。

两个振子组件22a、22b设置在介质基板10的背面。每个振子组件包括两个关于介质基板10的中心对称的折合振子221。两个振子组件22a、22b的四个折合振子221分别设置在介质基板10背面的四周。介质基板10的背面设有与折合振子221对应的背面带状馈电线路，背面带状馈电线路经过覆铜处理。折合振子221为镂空的结构。每个折合振子221分别与相邻的两个辐射面211对应并与相邻的两个辐射面211通过弱耦合技术耦合连接，从而降低两者之间的因微波电流产生的谐振影响，进而实现宽频辐射单元100的高隔离、波束宽度非常的收敛(62℃-68℃)等性能。

本实施例中，菱形辐射面和折合振子221分别印刷在介质基板10的正面和反面，重量轻，降低了成本。

第一馈电片40和第二馈电片50分别与两个辐射面组件21a、21b对应并设置在对应的辐射面组件21a、21b的中心位置。第一馈电片40位于第二馈电片 50的正上方并与第二馈电片50呈正交设置。

结合图4所示，第一馈电片40包括近似U状的馈电片主体41以及形成在馈电片主体41两端的馈电片连接部42、43。其中一个馈电片连接部42具有第一通孔421，另一个馈电片连接部43具有第二通孔431。通过调节馈电片主体 41的高度可降低两个极化之间的耦合度，进而可调节天线的性能。

第二馈电片50呈条状。第二馈电片50的两端分别具有第三通孔51、第四通孔52。第二馈电片50的四个角上分别设有倒角53，通过改变该倒角53的倒角面的大小，可调节宽频辐射单元100的阻抗匹配。

巴伦30包括分别与两个辐射面组件21a、21b对应的第一连接组件31、第二连接组件32。第一连接组件31、第二连接组件32分别包括呈相对设置的巴伦支撑柱33和馈电电缆34。第一连接组件31的巴伦支撑柱33和馈电电缆34、第二连接组件32的巴伦支撑柱33和馈电电缆34围绕介质基板10的中心间隔设置。

结合图5所示，巴伦支撑柱33包括主体331以及形成在主体331两端的第一连接部332、第二连接部333。第一连接部332的外径小于第二连接部333的外径，第二连接部333的外径小于主体331的外径。馈电电缆34包括内芯342、包覆在内芯342外周的介质层以及包覆在介质层外周的外芯，馈电电缆34末端的内芯342伸出外芯之外。

第一连接组件31的巴伦支撑柱33的第一连接部332从介质基板10的背面依次穿过介质基板10、对应的辐射面组件21a的其中一个辐射面211与第一馈电片40的其中一端连接，第一连接组件31的巴伦支撑柱33的第二连接部333 连接到支撑座60。第一连接组件31的馈电电缆34穿设到支撑座60中且该馈电电缆34末端的内芯332从介质基板10的背面依次穿过介质基板10、对应的辐射面组件21a的另一个辐射面211与第一馈电片40的另一端连接。

优选地，第一连接组件31的巴伦支撑柱33的第一连接部332穿过对应的辐射面组件21a的其中一个辐射面311的靠近介质基板10中心的角上。第一馈电片40一端的馈电连接部42通过第一通孔421套设到第一连接组件31的巴伦支撑柱33的第一连接部332，并焊接到该第一连接部332，从而实现第一连接组件31的巴伦支撑柱33的第一连接部332与第一馈电片40一端之间的连接。且该第一连接部332分别与对应的辐射面组件21a的其中一个辐射面211、第一馈电片40电连接。第一馈电片40另一端的馈电连接部43通过第二通孔431套设到第一连接组件31的馈电电缆34末端的内芯342，并焊接到该内芯342，从而通过第一连接组件31的馈电电缆34末端的内芯342与第一馈电片40另一端之间的连接。且该内芯342分别与对应的辐射面组件21a的另一个辐射面211、第一馈电片40电连接，从而通过馈电电缆34、第一馈电片40可实现给对应的辐射面组件21a的两个辐射面211馈电。

类似地，第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第一连接部332从介质基板 10的背面依次穿过介质基板10、对应的辐射面组件21b的其中一个辐射面211 与第二馈电片50的其中一端连接，第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第二连接部333连接到支撑座60。第二连接组件32的馈电电缆34穿设到支撑座60中且该馈电电缆34末端的内芯342从介质基板10的背面依次穿过介质基板10、对应的辐射面组件21b的另一个辐射面211与第二馈电片50的另一端连接。

优选地，第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第一连接部332穿过对应的辐射面组件21b的其中一个辐射面211的靠近介质基板10中心的角上。第二馈电片50一端通过第三通孔51套设到第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第一连接部332，并焊接到该第一连接部332，从而通过第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第一连接部332与第二馈电片50的一端连接。且该第一连接部332 分别与对应的辐射面组件21b的其中一个辐射面211、第二馈电片50电连接。第二馈电片50另一端通过第四通孔52套设到第二连接组件32的馈电电缆34 末端的内芯342，并焊接到该内芯342，从而通过第二连接组件32的馈电电缆 34末端的内芯342与第二馈电片50的另一端连接。且该内芯342分别与对应的辐射面组件21b的另一个辐射面211、第二馈电片50电连接，从而通过馈电电缆34、第二馈电片50可实现给对应的辐射面组件21b的两个辐射面211馈电。

结合图6所示，优选地，支撑座60的靠近巴伦30的一面设有两个空心圆柱61和两个通孔62。第一连接组件31、第二连接组件32的巴伦支撑柱33的第二连接部333分别嵌设到两个空心圆柱61，并分别焊接到两个空心圆柱61的内壁，从而实现第一连接组件31、第二连接组件32的巴伦支撑柱33与支撑座 60之间的连接。第一连接组件31、第二连接组件32的馈电电缆34分别穿设到两个通孔62中，且馈电电缆34的外芯分别焊接到两个通孔62的内壁，从而实现第一连接组件31、第二连接组件32的馈电电缆34与支撑座60之间的连接。支撑座60通过两个空心圆柱61和两个通孔62，对巴伦30的巴伦支撑柱33和馈电电缆34起到连接固定作用，同时对整个宽频辐射单元100起支撑作用。

支撑座60的中心设有贯穿支撑座60设置的第一安装部63，第一安装部63 具有安装孔631(见图1)，安装孔631为螺纹安装孔，可供安装螺丝等紧固件以将宽频辐射单元100安装到反射板等上，便于拆装。支撑座60的远离巴伦30 的一面设有第二安装部64，第二安装部64用于安装固定到反射板等上，安装简单，减少了装配过程中的工艺复杂，降低了成本。

本实用新型的宽频辐射单元100体积小，易于安装，成本低，并具有较佳的辐射性能和电气性能。

参考图7，为应用本实用新型的宽频辐射单元100的天线阵列200，为一种多端口天线阵列。该天线阵列200包括反射板201、设置在反射板201正面两侧的两个阵列主体202以及设置在反射板201背面的馈电网络(图上未示出)。反射板201为金属反射板。反射板201的纵向两边分别朝反射板201的正面翻折形成翻边204。通过调节翻边204的高度，可使天线阵列200有很好的波束收敛性。两个阵列主体202之间设置有金属隔离条203，金属隔离条203设置在反射板201的正面，用于降低两个阵列主体202之间的互耦性。每个阵列主体202 包括多个沿反射板201的纵向间隔排列的宽频辐射单元100。每个宽频辐射单元 100通过支撑座60的第一安装部63、第二安装部64以及螺丝等紧固件安装固定到反射板201的正面，安装简单、方便。每个宽频辐射单元100的巴伦30的馈电电缆34与反射板201背面的馈电网络电连接。反射板201的一侧设有接头挡板205，接头挡板205设有多个电缆接头206，接头挡板205对电缆接头206 起到固定作用。本实施例的电缆接头206为四个，电缆接头206与馈电网络电连接，从而通过馈电网络实现给宽频辐射单元100馈电。

通过使用本实用新型的宽频辐射单元100，该天线阵列200性能稳定，并具有很好的波束收敛性。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽频辐射单元，包括介质基板、辐射体、巴伦、第一馈电片、第二馈电片和支撑座，其特征在于：所述辐射体包括两个辐射面组件和两个振子组件，所述两个辐射面组件相互正交并分别沿所述介质基板的两条对角线设置在介质基板的正面，所述两个振子组件设置在介质基板的背面并与两个辐射面组件耦合连接；所述第一馈电片和第二馈电片分别与两个辐射面组件对应并设置在对应的辐射面组件的中心位置，第一馈电片位于第二馈电片的上方并与第二馈电片呈正交设置；所述巴伦包括分别与所述两个辐射面组件对应的第一连接组件、第二连接组件，所述第一连接组件的一端从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件与第一馈电片连接，第一连接组件的另一端连接到所述支撑座，所述第二连接组件的一端从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件与第二馈电片连接，第二连接组件的另一端连接到所述支撑座。

2.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于：每个所述辐射面组件包括两个关于介质基板的中心对称的辐射面；每个所述振子组件包括两个关于介质基板的中心对称的折合振子，两个振子组件的四个折合振子分别设置在介质基板背面的四周；每个所述折合振子分别与相邻的两个辐射面对应并与相邻的两个辐射面耦合连接；所述第一馈电片、第二馈电片分别设置在对应的辐射面组件的两个辐射面之间。

3.根据权利要求2所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述辐射面为菱形辐射面，所述菱形辐射面的长对角线与对应的所述介质基板的对角线重合。

4.根据权利要求3所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述菱形辐射面的与所述介质基板的中心相邻的两侧分别设有金属化过孔，所述金属化过孔延伸至介质基板的背面。

5.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述第一连接组件、第二连接组件分别包括呈相对设置的巴伦支撑柱和馈电电缆；所述巴伦支撑柱包括主体以及形成在主体两端的第一连接部、第二连接部；所述馈电电缆包括内芯、包覆在内芯外周的介质层以及包覆在介质层外周的外芯，所述馈电电缆末端的内芯伸出所述外芯之外。

6.根据权利要求5所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述第一连接组件的巴伦支撑柱的第一连接部从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的其中一个辐射面与第一馈电片的其中一端连接，第一连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部连接到所述支撑座；所述第一连接组件的馈电电缆穿设到所述支撑座中且该馈电电缆末端的内芯从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的另一个辐射面与第一馈电片的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述第二连接组件的巴伦支撑柱的第一连接部从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的其中一个辐射面与第二馈电片的其中一端连接，第二连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部连接到所述支撑座；所述第二连接组件的馈电电缆穿设到所述支撑座中且该馈电电缆末端的内芯从所述介质基板的背面依次穿过介质基板、对应的辐射面组件的另一个辐射面与第二馈电片的另一端连接。

8.根据权利要求7所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述支撑座的靠近所述巴伦的一面设有两个空心圆柱和两个通孔，所述第一连接组件、第二连接组件的巴伦支撑柱的第二连接部分别嵌设到所述两个空心圆柱，第一连接组件、第二连接组件的馈电电缆分别穿设到所述两个通孔中。

9.根据权利要求1所述的宽频辐射单元，其特征在于：所述支撑座的中心设有贯穿支撑座设置的第一安装部，所述第一安装部具有安装孔；所述支撑座的远离所述巴伦的一面设有第二安装部。

10.一种天线阵列，包括反射板以及设置在反射板正面两侧的两个阵列主体，其特征在于：每个所述阵列主体包括多个沿反射板的纵向间隔排列的如权利要求1-9中任一项权利要求所述的宽频辐射单元。