CN208315769U - 一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其包括辐射体PCB板、巴伦、金属馈电片和金属反射板，所述辐射体PCB板由辐射体PCB上层金属、辐射体PCB介质层、辐射体PCB下层金属上下复合成型，所述巴伦的上端与所述辐射体PCB上层金属焊接连接，所述金属馈电片绝缘式固定在所述巴伦内部，所述金属馈电片的下端与同轴线的内导体焊接连接，所述同轴线的上端外导体与所述巴伦的下端焊接连接，所述巴伦固定在金属反射板上。本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元能够覆盖690—960MHz低频全频段，具有宽频带内优良的辐射特性、能够降低馈电损耗、能提高天线的辐射效率。

Description

一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元

技术领域

本实用新型涉及多频天线技术领域，特别是涉及一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，国内外移动通信频段不断增加，造成目前基站天线的工作频段不断扩展、增加，基站塔顶的天面资源越来越紧缺，运行商亟需超宽频、多系统天线，以满足其多系统共站以及网络平滑升级的需求。

目前基站天线的工作频段的相对带宽在低频可以达到32％，高频达到45％；多频天线已经实现多达6频段一体化设计。当前主流技术一般采用高低频嵌套设计，天线尺寸主要受到低频组阵形式的影响。低频辐射单元在组阵时，一般采取与高频辐射单元共址的方案，这样天线设计主要受限于低频的列间距和单元间距。为控制天线的宽度尺寸，保证高频垂直面的方向图良好赋形，低频单元间距一般在0.6个波长左右，低频列间距在0.7个波长左右，在这么小的空间内还要嵌套高频单元，势必会造成单元间的相互耦合非常强，从而影响天线的半功率波瓣宽度、交叉极化鉴别率、增益、前后比、隔离度、驻波等等性能。

因此，有专家提出了“十”字型900MHz单元结构。“十”字型单元结构使高低频组阵更加灵活，低频单元可以选择“插空”的组阵方式，不仅减小了低频单元对高频的影响，同时也可以使多频天线的尺寸进一步减小，做到多频天线的小型化。但是，目前应用的“十”字型900MHz单元结构的工作频段基本为880—960MHz，没有完全覆盖国内外的低频移动通信频段。因此本实用新型亟需构思一种新技术以覆盖690—960MHz低频全频段的“十”字型结构单元，并适应国内外移动通信低频段需求，同时提高低频天线单元的通用性，降低成本，提高多频天线设计的灵活度和辐射特性，降低馈电损耗、提高天线的辐射效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有多频基站天线中的宽频辐射单元存在的上述不足，进而提供一种能够覆盖690—960MHz低频全频段的具有宽频带内优良的辐射特性、能够降低馈电损耗、提高天线的辐射效率、且生产操作方便的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其包括辐射体PCB板、巴伦、金属馈电片和金属反射板，所述辐射体PCB板由辐射体PCB上层金属、辐射体PCB介质层、辐射体PCB下层金属上下复合成型，所述巴伦的上端与所述辐射体PCB上层金属焊接连接，所述金属馈电片绝缘式固定在所述巴伦内部，所述金属馈电片的下端与同轴线的内导体焊接连接，所述同轴线的上端外导体与所述巴伦的下端焊接连接，所述巴伦固定在金属反射板上。

优选的，所述巴伦设置有四根，呈中空的管状结构，四根所述巴伦的水平投影构成正方形结构。

优选的，所述金属馈电片包括第一金属馈电片和第二金属馈电片，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片均呈“门”字形结构，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片呈十字交叉嵌入所述巴伦内，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片在上端的交叉处间隔绝缘设置。

优选的，所述辐射体PCB下层金属设置成圆形状或方形状或放射性状结构。

优选的，所述金属馈电片通过绝缘卡扣固定在所述巴伦内部。

优选的，所述绝缘卡扣为塑料卡扣。

优选的，所述巴伦包括圆形底座，所述圆形底座固定在所述金属反射板上，所述圆形底座的上表面沿周向均匀间隔布置有若干个竖板，所述竖板的板面沿径向布置，若干个所述竖板间隔出用于安装所述金属馈电片的间隔。

优选的，所述巴伦的底部设置有与所述同轴线的下端焊接连接的凹槽。

优选的，所述巴伦通过螺钉紧固在所述金属反射板上。

优选的，所述金属反射板呈矩形结构，所述金属反射板的其中一对相互平行的边向所述巴伦所在的一侧垂直弯折。

采用上述技术方案，本实用新型至少包括如下有益效果：

本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，通过新颖的设计思路，有效的展宽了十字型振子的频带宽度，同时保证了宽频带内优良的辐射特性，金属片馈电结构的形式有效的简化了馈电网络，降低了馈电损耗，提高了天线的辐射效率；同时节省了天线反射板背部空间，减少了因为同轴电缆四点馈电带来的电缆繁杂的弊端，生产操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的立体结构示意图；

图2为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的分解结构示意图；

图3为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元中巴伦另一种结构示意图；

图4a、4b、4c为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元中辐射体PCB下层金属的另外三种结构示意图；

图5为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的水平面辐射方向图仿真曲线图；

图6为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元各频点的仿真波束宽度图；

图7为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元各频点仿真轴向交叉极化图；

图8为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元各频点仿真的各个频点的增益图；

图9为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的电压驻波比(VSWR)仿真图；

图10为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的极化隔离度仿真曲线图。

其中：1.辐射体PCB板，11.辐射体PCB上层金属，12.辐射体PCB介质层，13.辐射体PCB下层金属，2.巴伦，21.圆形底座，22.竖板，3.金属馈电片，31.第一金属馈电片31，32.第二金属馈电片，4.金属反射板，41. 垂直折边，5.同轴线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其包括辐射体PCB板1、巴伦2、金属馈电片3和金属反射板4，所述巴伦2为压铸巴伦，所述辐射体PCB板1由辐射体PCB上层金属11、辐射体PCB介质层 12、辐射体PCB下层金属13上下复合成型,所述辐射体PCB下层金属通过馈电片空间电磁耦合的方式获得电磁能量并辐射到自由空间，所述巴伦2的上端与所述辐射体PCB上层金属11焊接连接，所述金属馈电片3绝缘式固定在所述巴伦2内部，所述金属馈电片3的下端与同轴线5上端的内导体焊接连接，所述同轴线5的上端外导体与所述巴伦2的下端焊接连接，所述巴伦2 固定在金属反射板4上。

本实施例的所述巴伦2设置有四根，呈中空的管状结构(参见图1)，四根所述巴伦2的水平投影构成正方形结构。所述金属馈电片3包括第一金属馈电片31和第二金属馈电片32，所述第一金属馈电片31和所述第二金属馈电片32均呈“门”字形结构，所述第一金属馈电片31和所述第二金属馈电片32呈十字交叉嵌入所述巴伦2内，所述第一金属馈电片31和所述第二金属馈电片32在上端的交叉处间隔绝缘设置。

参见图1、图4a、图4b、图4c，所述辐射体PCB下层金属设置成圆形状 (图4c)或方形状(图4a、4b)或放射性状结构(图1)。

所述金属馈电片3通过绝缘卡扣固定在所述巴伦2内部，以防止馈电片与巴伦2的金属壁接触而造成短路，所述绝缘卡扣为塑料卡扣，绝缘卡扣的形状只要能够适于将金属馈电片固定稳妥即可，基体形式不限，图中未示出。

在其他实施例中，所述巴伦2还可以为其他结构形式，参见图3，其包括圆形底座21，所述圆形底座21用于固定在金属反射板4上，所述圆形底座 21的上表面沿周向均匀间隔布置有若干个竖板22，所述竖板22的板面沿径向布置，若干个所述竖板22间隔出用于安装所述金属馈电片3的间隔。

为了便于同轴线5与巴伦2焊接连接，所述巴伦2的底部设置有与所述同轴线5的上端外导体焊接连接的凹槽。

本实施例的所述巴伦2通过螺钉紧固在所述金属反射板4上。

本实施例的所述金属反射板5呈矩形结构，所述金属反射板5的其中一对相互平行的边向所述巴伦2所在的一侧垂直弯折形成垂直折边51。

本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，在与高频辐射单元组阵时，可以采用非共址“插空”的组阵方式，以减少低频辐射单元对高频辐射单元的影响，同时可以进一步减小天线的宽度，从而实现多频天线的小型化。采用PCB板辐射体和巴伦组合的形式，降低了对于模具精度的要求，能够有效的降低成本，减少加工周期。本实用新型的金属馈电片的结构形式较大程度上简化了馈电网络，由于其输入阻抗为50欧姆，从而省去了圆形或方形振子所需的功分盒或功分背板、75欧姆同轴线缆，使振子安装更简单，同时也减少了中间转接过程的电磁损耗。

基于本实用新型中的实施例，本领域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，如：不改变辐射体PCB下层金属贴片整体形状的其他变形结构(如图4a、4b、4c所示)、圆柱、方柱形或半开放方形柱(如图3所示) 半开放圆柱等巴伦结构、圆柱形馈电片或其他变形结构以及不改变振子主体结构仅改变尺寸大小进行频率调整到其他频段等都属于本实用新型保护的范围。

图5为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的水平面辐射方向图的仿真曲线图，图6为该辐射单元在690-960MHz各个频点内半功率波束宽度。可以看到在690-960MHz频段内波瓣宽度在68.9-77.8°。

图7为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的轴向交叉极化比(CPR)的仿真曲线图。该单元在690-960MHz频段内轴向交叉极化比最差24.3dB。

图8为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元各个频点的增益。该单元在690-960MHz频段内增益最差7.9dB，最高8.03dB。

下表是各频点对应的水平面波束宽度、轴向交叉极化、增益比较表：

图9为本实用新型的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元的电压驻波比的仿真曲线图，电压驻波比小于1.40。

图10为该辐射单元在690-960MHz频率范围内的极化隔离度，隔离度最差值为21.4dB。

综上所述，本实用新型所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，通过新颖的设计思路，有效的展宽了十字型振子的频带宽度，同时保证了宽频带内优良的辐射特性，金属片馈电结构的形式有效的简化了馈电网络，降低了馈电损耗，提高了天线的辐射效率；同时节省了天线反射板背部空间，减少了因为同轴电缆四点馈电带来的电缆繁杂的弊端，生产操作方便。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：包括辐射体PCB板、巴伦、金属馈电片和金属反射板，所述辐射体PCB板由辐射体PCB上层金属、辐射体PCB介质层、辐射体PCB下层金属上下复合成型，所述巴伦的上端与所述辐射体PCB上层金属焊接连接，所述金属馈电片绝缘式固定在所述巴伦内部，所述金属馈电片的下端与同轴线的内导体焊接连接，所述同轴线的上端外导体与所述巴伦的下端焊接连接，所述巴伦固定在金属反射板上。

2.根据权利要求1所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述巴伦设置有四根，呈中空的管状结构，四根所述巴伦的水平投影构成正方形结构。

3.根据权利要求2所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述金属馈电片包括第一金属馈电片和第二金属馈电片，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片均呈“门”字形结构，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片呈十字交叉嵌入所述巴伦内，所述第一金属馈电片和所述第二金属馈电片在上端的交叉处间隔绝缘设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述辐射体PCB下层金属设置成圆形状或方形状或放射性状结构。

5.根据权利要求4所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述金属馈电片通过绝缘卡扣固定在所述巴伦内部。

6.根据权利要求5所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述绝缘卡扣为塑料卡扣。

7.根据权利要求1所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述巴伦包括圆形底座，所述圆形底座固定在所述金属反射板上，所述圆形底座的上表面沿周向均匀间隔布置有若干个竖板，所述竖板的板面沿径向布置，若干个所述竖板间隔出用于安装所述金属馈电片的间隔。

8.根据权利要求1所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述巴伦的底部设置有与所述同轴线的下端焊接连接的凹槽。

9.根据权利要求1所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述巴伦通过螺钉紧固在所述金属反射板上。

10.根据权利要求1所述的用于多频基站天线中的宽频双极化辐射单元，其特征在于：所述金属反射板呈矩形结构，所述金属反射板的其中一对相互平行的边向所述巴伦所在的一侧垂直弯折。