CN209133685U - 低频振子、多频天线系统和基站天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于通讯领域，提供了一种低频振子、多频天线系统和基站天线。其中，低频振子包括：平衡柱、四个偶极子、四个馈电线和PCB板，四个所述偶极子固定于所述平衡柱的一端且沿所述平衡柱周向分布，所述PCB板包括与所述底板固定连接的基板以及设于所述基板并用于与四个所述偶极子阻抗匹配的馈电电路，所述馈电电路包括两个极化端口、四个极化输出端口和将从两个所述极化端口接收的激励电流一分二并传送到四个所述极化输出端口的功分器，四个所述极化输出端口通过四个所述馈电线对四个偶极子进行等权值馈电。本实用新型的低频振子能有效拓展匹配带宽并提高低频振子的辐射电磁信号的能力。
Description
技术领域
本实用新型属于通信领域，尤其涉及一种低频振子、多频天线系统和基站天线。
背景技术
随着全球通信领域4G网络建设的日益完善,各运营商为了降低建网和运营维护成本、长远考虑后期网络的可演进性，对天线的宽带化、小型化、多制式提出来更高的需求。要求一副天线能满足更多的网络制式、覆盖现有和将来可能用到的所有移动通信频段，并且天线体积小以便于基站选址，节约空间资源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种低频振子、多频天线系统和基站天线，其旨在拓展匹配带宽并提高低频振子的辐射电磁信号的能力。
本实用新型提供一种低频振子，包括：
平衡柱，包括底板和固定在所述底板上板面的四个巴伦，每个所述巴伦开设有一个贯通上下表面的通孔，四个所述通孔的开设方向平行设置；
四个偶极子，固定于所述平衡柱上端部的外侧且沿所述平衡柱周向分布，每个所述偶极子包括相互垂直的第一辐射臂和第二辐射臂；
四个馈电线，穿过所述通孔并分别搭接在相邻两个所述巴伦的上端面上，且分别与四个所述偶极子电连接；
PCB板，包括与所述底板固定连接的基板以及设于所述基板并用于与四个所述偶极子阻抗匹配的馈电电路，所述馈电电路包括两个极化端口、四个极化输出端口和将从两个所述极化端口接收的激励电流一分二并传送到四个所述极化输出端口的功分器，四个所述极化输出端口通过四个所述馈电线对四个偶极子进行等权值馈电。
进一步的，两个所述极化端口为正45度极化端口和负45度极化端口，四个所述极化输出端口分别为第一正45度极化输出端口、第二正45度极化输出端口、第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口，
四个所述馈电线分别为第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线和第四馈电线，四个所述偶极子绕所述平衡柱逆时针分别为第一偶极子、第二偶极子、第三偶极子和第四偶极子，所述第一馈电线一端与所述第一正45度极化输出端口连接另一端与所述第一偶极子连接，所述第二馈电线一端与所述第一负45度极化输出端口连接另一端与所述第二偶极子连接，所述第三馈电线一端与第二正45度极化输出端口连接另一端与所述第三偶极子连接，所述第四馈电线一端与所述第二负45度极化输出端口连接另一端与所述第四偶极子连接。
所述正45度极化端口接收激励电流，并由所述第一正45度极化输出端口传输至所述第一偶极子、由所述第二正45度极化输出端口传输至所述第三偶极子，所述负45度极化端口接收激励电流，并由所述第一负45度极化输出端口传输至所述第二偶极子、所述第二负45度极化输出端口传输至所述第四偶极子。
进一步的，所述低频振子还包括寄生辐射单元，所述寄生辐射单元固定于所述平衡柱的上方，且与所述平衡柱留有间距。
进一步的，任一所述偶极子的所述第二辐射臂位于所述第一辐射臂绕所述平衡柱的逆时针方向，相邻的两个所述偶极子的所述第一辐射臂相互垂直，相邻的两个所述偶极子的所述第一辐射臂和所述第二辐射臂平行，相邻且平行的所述第一辐射臂和所述第二辐射臂远离所述平衡柱的一端相连且具有向下的凸起。
进一步的，所述巴伦的高度、所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的长度均为λ/4,其中λ为低频中心频点的波长。
进一步的，所述寄生辐射单元为钣金冲压而成的金属片。
进一步的，四个所述偶极子和所述平衡柱一体设计，并通过整体压铸成型。
本实用新型还提供一种多频天线系统，包括多个低频振子和多个高频振子，所述低频振子为如上述的低频振子，多个所述高频振子呈第一行列分布，多个所述低频振子呈第二行列分布，所述第一行列和所述第二行列交错设置。
进一步的，所述第一行列的列距和所述第二行列的列距比例为1:2。
本实用新型还提供一种基站天线，包括天线罩、反射板和固定在所述反射板上的多频天线系统，所述多频天线系统的结构为如上述的多频天线系统。
本实用新型采用印刷有一分二功分器的PCB板，对偶极子进行匹配，相较于常规每个极化由一个偶极子仅通过巴伦或者狭小的馈电线匹配，有更大的自由度，能有效拓展匹配带宽。八个辐射臂组成四个偶极子，每个极化由相对的两个偶极子组合而成，有效提高低频振子的辐射电磁信号的能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提供的低频振子立体图；
图2为本实用新型实施例一提供的低频振子俯视图；
图3为本实用新型实施例一提供的低频振子仰视图；
图4为图1所示低频振子的工作电流矢量示意图；
图5为本实用新型实施例二或三提供的多频天线系统布局示意图；
图6为本实用新型实施例二或三提供的多频天线系统另一布局示意图。
附图标号说明：
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
实施例一
请参照图1至图4，本实施例提供一种低频振子，包括：
平衡柱12，包括底板122和固定在底板122上板面的四个巴伦121，每个巴伦121开设有一个贯通上下表面的通孔1211，四个通孔1211的开设方向平行设置；
四个偶极子11，固定于平衡柱12上端部的外侧且沿平衡柱12周向分布，每个偶极子11包括相互垂直的第一辐射臂(111,113,115，117)和第二辐射臂(112,114,116,118)；
四个馈电线13，穿过通孔1211并分别搭接在相邻两个巴伦121的上端面上，且分别与四个偶极子11电连接；
PCB板14，包括与底板122固定连接的基板以及设于基板并用于与四个所述偶极子11阻抗匹配的馈电电路，馈电电路包括两个极化端口、四个极化输出端口和将从两个极化端口接收的激励电流一分二并传送到四个极化输出端口的功分器，四个极化输出端口通过四个馈电线13对四个偶极子11进行等权值馈电。
本实施例采用印刷有一分二功分器的PCB板14，对偶极子11进行匹配，相较于常规每个极化由一个偶极子仅通过巴伦或者狭小的馈电线匹配，有更大的自由度，能有效拓展匹配带宽。八个辐射臂组成四个偶极子，每个极化由相对的两个偶极子组合而成，有效提高低频振子的辐射电磁信号的能力。
进一步的，两个极化端口分别为正45度极化端口141和负45度极化端口144，四个极化输出端口为第一正45度极化输出端口142、第二正45度极化输出端口143、第一负45度极化输出端口145、第二负45度极化输出端口146，
四个馈电线13分别为第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线和第四馈电线，四个偶极子11绕平衡柱12逆时针分别为第一偶极子、第二偶极子、第三偶极子和第四偶极子，第一馈电线一端与第一正45度极化输出端口142连接，另一端与第一偶极子连接，第二馈电线一端与第一负45度极化输出端口145连接另一端与第二偶极子连接，第三馈电线一端与第二正45度极化输出端口143连接另一端与第三偶极子连接，第四馈电线一端与第二负45度极化输出端口146连接另一端与第四偶极子连接。
正45度极化端口141接收激励电流，并由第一正45度极化输出端口142和第二正45度极化输出端口143分别传输至第一偶极子和第三偶极子，负45度极化端口144接收激励电流，并由第一负45度极化输出端口145和第二负45度极化输出端口146分别传输至第二偶极子和第四偶极子。
第一正45度极化输出端口142和第二正45度极化输出端口143的信号等幅同相。
第一负45度极化输出端口145和第二负45度极化输出端口146的信号等幅同相。
如图2所示，任一偶极子11的第二辐射臂(112,114,116,118)位于第一辐射臂(111,113,115，117)绕平衡柱12的逆时针方向。第一辐射臂111和第二辐射臂112组成第一偶极子，第二辐射臂113和第二辐射臂114组成第二偶极子，第一辐射臂115和辐射臂第二116组成第三偶极子，第一辐射臂117和第二辐射臂118组成第四偶极子。第一偶极子和第三偶极子相对，第一偶极子通过第一馈电线接收第一正45度极化输出端口142的激励电流，第三偶极子通过第三馈电线接收第二正45度极化输出端口143的激励电流，第一偶极子和第三偶极子形成如图4所示的正45度的极化等效电流。第二偶极子和第四偶极子相对，第二偶极子分别通过第二馈电线接收第一负45度极化输出端口145的激励电流，第四偶极子通过第四馈电线接收第二负45度极化输出端口146的激励电流，第二偶极子和第四偶极子形成如图4所示的负45度的极化等效电流。
本实施例中，相对的两个偶极子11通过PCB板14进行等权值馈电并合成后形成低频振子的一个极化。低频振子每个极化由两个相对的偶极子11通过PCB板14合成而成，实现了低频振子在简单辐射臂形式下的宽带阻抗匹配。
请参照图1或图2，相邻的两个偶极子11的第一辐射臂相互垂直，相邻的两个偶极子11的第一辐射臂和第二辐射臂平行，相邻且平行的第一辐射臂和第二辐射臂远离平衡柱12的一端相连且具有向下的凸起15。具体说来，凸起15有4个，分别位于第二辐射臂112和第一辐射臂113末端连接处、第二辐射臂114和第一辐射臂115末端连接处、第二辐射臂116和第一辐射臂117末端连接处、第二辐射臂118和第一辐射臂111末端连接处。凸起15电连接导通电流有利于消除频段内的谐振点，垂直加载能改变第一辐射臂(111,113,115，117)和第二辐射臂(112,114,116,118)的电容分布，拓展带宽。
巴伦121的高度、第一辐射臂和第二辐射臂的长度均为λ/4,其中λ为低频中心频点的波长。天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。
请参照图1，低频振子还包括寄生辐射单元(未图示)，寄生辐射单元固定于平衡柱12的上方，且与平衡柱12留有一定的距离。本实施例中，寄生辐射单元通过一支撑件(未图示)与平衡柱12连接，支撑件为绝缘材料制成。寄生辐射单元用于宽展辐射和驻波带宽。
本实施例中，四个偶极子11和平衡柱12一体设计，为金属材料，通过整体压铸成型。对复杂结构形体进行整体压铸成型，实现批量生产的高效、结构稳固、一致性好的优点。寄生辐射单元为圆形金属片，采用钣金冲压形成。馈电线13为L形金属条，采用钣金冲压形成。钣金冲压成型制作成本低、大规模量产性能好。
实施例二
请参照图5和图6，本实施例提供一种多频天线系统，包括多个低频振子10和多个高频振子20。
低频指690MHz～960MHz,高频指1.7GHz～2.7GHz。
低频振子10的具体结构参照实施例一。由于本实施例采用了实施例一的低频振子10的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
多个高频振子20呈第一行列分布，多个低频振子10呈第二行列分布，第一行列和第二行列交错设置。如图示，高频振子20按照行列排列形成第一行列，低频振子10按照行列排列想成第二行列。第一行列和第二行列共同组成由高频振子20和低频振子10组合的第三行列。第三行列中，高频振子20和低频振子10在纵向方向(行向)交替设置。即每两个低频振子行中间有一个高频振子行，或者每两个高频振子行中间有一个低频振子行。
低频振子10插入高频振子20缝隙排列，能最大程度较少低频振子10对高频振子20的遮挡，大大降低高频方向图的畸变。且低频振子10外形为十字形，穿插到高频振子20中，可有效节约整个多频天线系统的尺寸。
优选的，第三行列中，奇数行为高频振子20，偶数行为低频振子10。
在其中一个实施例，请参照图5，第二行列中，低频振子10按行交错设置，具体说来，偶数行的第一个低频振子10位于奇数行的第一个低频振子10和第二个低频振子10中间位置。每两个低频振子10中间插入一行高频振子20。该设计最大限度地节约布置空间。
在另一实施例，请参照图6，第二行列的低频振子10为左右前后距离均一致的矩阵，每两个低频振子10中间插入一行高频振子20。该设计排列更为规整，有利于提高安装对位的准确性。
请再次参照图5和图6，第一行列的列距和第二行列的列距比例为1:2。高频振子20尺寸较小，低频振子10尺寸较大，根据尺寸合理化排列，在保证低频振子10与高频振子20互不遮挡的前提下，进一步节约对频天线系统的空间要求。
在其中一个实施例，高频振子20为±45°双极化辐射体。每个极化都能提供水平面半功率波束宽度大约65°波束。
实施例三
请参照图5或图6，本实施例提供一种基站天线，包括一个天线罩(未图示)、反射板30和固定在反射板30上的多频天线系统，多频天线系统的具体结构参照实施例二。由于本实施例采用了实施例二的多频天线系统的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低频振子，其特征在于，包括：
平衡柱，包括底板和固定在所述底板上板面的四个巴伦，每个所述巴伦开设有一个贯通上下表面的通孔，四个所述通孔的开设方向平行设置；
四个偶极子，固定于所述平衡柱上端部的外侧且沿所述平衡柱周向分布，每个所述偶极子包括相互垂直的第一辐射臂和第二辐射臂；
四个馈电线，穿过所述通孔并分别搭接在相邻两个所述巴伦的上端面上，且分别与四个所述偶极子电连接；
PCB板，包括与所述底板固定连接的基板以及设于所述基板并用于与四个所述偶极子阻抗匹配的馈电电路，所述馈电电路包括两个极化端口、四个极化输出端口和将从两个所述极化端口接收的激励电流一分二并传送到四个所述极化输出端口的功分器，四个所述极化输出端口通过四个所述馈电线对四个偶极子进行等权值馈电。
2.如权利要求1所述的低频振子，其特征在于，两个所述极化端口为正45度极化端口和负45度极化端口，四个所述极化输出端口分别为第一正45度极化输出端口、第二正45度极化输出端口、第一负45度极化输出端口和第二负45度极化输出端口，
四个所述馈电线分别为第一馈电线、第二馈电线、第三馈电线和第四馈电线，四个所述偶极子绕所述平衡柱逆时针分别为第一偶极子、第二偶极子、第三偶极子和第四偶极子，所述第一馈电线一端与所述第一正45度极化输出端口连接另一端与所述第一偶极子连接，所述第二馈电线一端与所述第一负45度极化输出端口连接另一端与所述第二偶极子连接，所述第三馈电线一端与第二正45度极化输出端口连接另一端与所述第三偶极子连接，所述第四馈电线一端与所述第二负45度极化输出端口连接另一端与所述第四偶极子连接，
所述正45度极化端口接收激励电流，并由所述第一正45度极化输出端口传输至所述第一偶极子、由所述第二正45度极化输出端口传输至所述第三偶极子，所述负45度极化端口接收激励电流，并由所述第一负45度极化输出端口传输至所述第二偶极子、所述第二负45度极化输出端口传输至所述第四偶极子。
3.如权利要求2所述的低频振子，其特征在于，所述低频振子还包括寄生辐射单元，所述寄生辐射单元固定于所述平衡柱上方,且与所述平衡柱留有间距。
4.如权利要求2所述的低频振子，其特征在于，任一所述偶极子的所述第二辐射臂位于所述第一辐射臂绕所述平衡柱的逆时针方向，相邻的两个所述偶极子的所述第一辐射臂相互垂直，相邻的两个所述偶极子的所述第一辐射臂和所述第二辐射臂平行，相邻且平行的所述第一辐射臂和所述第二辐射臂远离所述平衡柱的一端相连且具有向下的凸起。
5.如权利要求1至4任一所述的低频振子，其特征在于，所述巴伦的高度、所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的长度均为λ/4,其中λ为低频中心频点的波长。
6.如权利要求3所述的低频振子，其特征在于，所述寄生辐射单元为钣金冲压而成的金属片。
7.如权利要求1至4任一所述的低频振子，其特征在于，四个所述偶极子和所述平衡柱一体设计，并通过整体压铸成型。
8.一种多频天线系统，其特征在于，包括多个低频振子和多个高频振子，所述低频振子为如权利要求1至7任一所述的低频振子，多个所述高频振子呈第一行列分布，多个所述低频振子呈第二行列分布，所述第一行列和所述第二行列交错设置。
9.如权利要求8所述的多频天线系统，其特征在于，所述第一行列的列距和所述第二行列的列距比例为1:2。
10.一种基站天线，其特征在于，包括天线罩、反射板和固定在所述反射板上的多频天线系统，所述多频天线系统的结构为如权利要求8至9任一所述的多频天线系统。
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| GB2616503A (en) * | 2022-01-21 | 2023-09-13 | Dkk Co Ltd | Dual polarized folded dipole element and antenna |
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2018
- 2018-12-05 CN CN201822030309.1U patent/CN209133685U/zh active Active
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