CN209804891U - 天线辐射单元 - Google Patents

Abstract

一种天线辐射单元，包括电路基板、顶面振子单元，底面振子单元，顶面振子单元与底面振子单元垂直，顶面振子单元包括第一振子及第二振子；底面振子单元包括第三振子及第四振子；顶面振子单元的大头端的两侧与底面振子单元的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域。如此结构简单、成本低、便于安装、一致性及稳定性较好、易于自动化生产。

Description

天线辐射单元

技术领域

本实用新型涉及高频天线技术领域，特别是一种天线辐射单元。

背景技术

随着全球4G网络建设加速、甚至5G开始应用，移动通信系统不断升级，宽频化、小型化、高品质的天线成为现代天线设计的主要的考虑因素。现有的天线辐射单元结构复杂、工艺复杂，成本高，装配难，批量生产的一致性及稳定性差，很难实现自动化生产。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种结构简单、成本低、便于安装、一致性及稳定性较好、易于自动化生产的天线辐射单元，以解决上述问题。

一种天线辐射单元，包括电路基板、设置于电路基板的顶面的顶面振子单元，设置于电路基板的底面的底面振子单元，顶面振子单元与底面振子单元垂直设置，顶面振子单元包括伞状的第一振子及伞状的第二振子，第一振子的小头端与第二振子的小头端连接，第一振子的大头端与第二振子的大头端相互远离设置；第一振子包括平行设置的第一巴伦及第二巴伦、分别与第一巴伦及第二巴伦远离第二振子的一端倾斜连接的第一接地臂及第一信号臂；第二振子包括平行设置的第三巴伦及第四巴伦、分别与第三巴伦及第四巴伦远离第一振子的一端倾斜连接的第二接地臂及第二信号臂；底面振子单元包括伞状的第三振子及伞状的第四振子，第三振子的小头端与第四振子的小头端连接，第三振子的大头端与第四振子的大头端相互远离设置；第三振子包括平行设置的第五巴伦及第六巴伦、分别与第五巴伦及第六巴伦远离第四振子的一端倾斜连接的第三信号臂及第三接地臂；第四振子包括平行设置的第七巴伦及第八巴伦、分别与第七巴伦及第八巴伦远离第三振子的一端倾斜连接的第四信号臂及第四接地臂，顶面振子单元的大头端的两侧与底面振子单元的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域。

进一步地，所述第一接地臂、第一信号臂、第二接地臂及第二信号臂上均开设有第一电感调节缺口。

进一步地，所述第三信号臂、第三接地臂、第四信号臂及第四接地臂上均开设有第二电感调节缺口。

进一步地，所述第一巴伦朝向第二巴伦突出设置有至少两个第一凸块，第二巴伦朝向第一巴伦且相对第一凸块突出设置有第二凸块；第三巴伦朝向第四巴伦突出设置有至少两个第三凸块，第四巴伦朝向第三巴伦且相对第三凸块突出设置有第四凸块；第一巴伦、第二巴伦、第一凸块及第二凸块所围成的区域，以及第三巴伦、第四巴伦、第三凸块及第四凸块所围成的区域，均形成顶部馈电缝隙。

进一步地，所述第五巴伦朝向第六巴伦突出设置有至少两个第五凸块，第六巴伦朝向第五巴伦且相对第五凸块突出设置有第六凸块；第七巴伦朝向第八巴伦突出设置有至少两个第七凸块，第八巴伦朝向第七巴伦且相对第七凸块突出设置有第八凸块；第五巴伦、第六巴伦、第五凸块与第六凸块所围成的区域，以及第七巴伦、第八巴伦、第七凸块与第八凸块所围成的区域，均形成底部馈电缝隙。

进一步地，所述第一巴伦朝向第二振子的一端设置有第一接地端，第二巴伦朝向第二振子的一端朝向第一巴伦垂直延伸有第一延伸臂，第一延伸臂远离第二巴伦的末端设置有第一信号端；第三巴伦朝向第一振子的一端设置有第一接地端且与第一巴伦连接，第四巴伦朝向第一振子的一端与第二巴伦及第一延伸臂连接。

进一步地，所述第五巴伦朝向第四振子的一端设置有第二信号端，第六巴伦朝向第四振子的一端设置有第二接地端，第七巴伦朝向第三振子的一端与第五巴伦及第二信号端连接，第八巴伦朝向第三振子的一端与第六巴伦及第二接地端连接。

与现有技术相比，本实用新型的天线辐射单元包括电路基板、设置于电路基板的顶面的顶面振子单元，设置于电路基板的底面的底面振子单元，顶面振子单元与底面振子单元垂直设置，顶面振子单元包括伞状的第一振子及伞状的第二振子，第一振子的小头端与第二振子的小头端连接，第一振子的大头端与第二振子的大头端相互远离设置；第一振子包括平行设置的第一巴伦及第二巴伦、分别与第一巴伦及第二巴伦远离第二振子的一端倾斜连接的第一接地臂及第一信号臂；第二振子包括平行设置的第三巴伦及第四巴伦、分别与第三巴伦及第四巴伦远离第一振子的一端倾斜连接的第二接地臂及第二信号臂；底面振子单元包括伞状的第三振子及伞状的第四振子，第三振子的小头端与第四振子的小头端连接，第三振子的大头端与第四振子的大头端相互远离设置；第三振子包括平行设置的第五巴伦及第六巴伦、分别与第五巴伦及第六巴伦远离第四振子的一端倾斜连接的第三信号臂及第三接地臂；第四振子包括平行设置的第七巴伦及第八巴伦、分别与第七巴伦及第八巴伦远离第三振子的一端倾斜连接的第四信号臂及第四接地臂，顶面振子单元的大头端的两侧与底面振子单元的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域。如此结构简单、成本低、便于安装、一致性及稳定性较好、易于自动化生产。

附图说明

以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中：

图1为具有本实用新型提供的天线辐射单元的高频天线振子的局部立体示意图。

图2为高频天线振子的局部的第一侧面示意图。

图3为高频天线振子的局部的第二侧面示意图。

图4为高频天线振子的侧面拆分示意图。

图5为图1中的A部分的放大示意图。

图6为本实用新型提供的天线辐射单元的示意图。

图7为图6中的天线辐射单元的俯视示意图。

图8为图6中的天线辐射单元的仰视示意图。

图9为本实用新型提供的高频天线振子的第二实施方式的局部示意图。

图10为本实用新型提供的高频天线振子的第二实施方式的侧面示意图。

图11为图10中的第三卡勾与固定座的连接示意图。

具体实施方式

以下基于附图对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本实用新型实施例的说明并不用于限定本实用新型的保护范围。

请参考图1至图5，具有本实用新型提供的天线辐射单元的高频天线振子包括支撑架10、安装于支撑架10顶部的天线辐射单元20、安装于支撑架10顶部且位于天线辐射单元20上方的引向片30、穿过支撑架10及天线辐射单元20并与天线辐射单元20焊接的至少两根同轴线缆40及与支撑架10的底部连接的固定座50。

支撑架10包括底板11、分别从底板11上相对的两个侧边倾斜向上延伸的连接板12、与两个连接板12的顶部均连接且与底板11平行的顶板13。

底板11的中部开设有第一通孔111。

连接板12的顶部中间向上延伸设置有延伸块14，两个延伸块14的中部相向的一侧突出设置有第一卡勾141，两个延伸块14的顶部相背离的一侧突出设置有第二卡勾142。

顶板13包括与两个连接板12的顶部的第一侧均连接的第一C形板，与两个连接板12的顶部的第二侧均连接的第二C形板。

第一C形板及第二C形板的顶面中部均突出设置有圆柱形的定位柱15，定位柱15的顶部延伸设置有圆锥台151。

底板11的两个相对的侧边的外侧均突出且向下延伸有抵接块16及第三卡勾17。

本实施方式中，抵接块16的数量为两个，第三卡勾17位于两个抵接块16之间，第三卡勾17的底部相对底板11的距离大于抵接块16的底部相对底板11的距离。

天线辐射单元20上开设有至少两个焊接孔21，天线辐射单元20上对应延伸块14的位置开设有第二通孔22，对应定位柱15的位置开设有第三通孔23，引向片30对应延伸块14的位置开设有第四通孔31，对应定位柱15的位置开设有第五通孔32。延伸块14穿过第二通孔22及第四通孔31；第一卡勾141与第二通孔22的周向侧壁卡接，第二卡勾142与第四通孔31的周向侧壁卡接；定位柱15穿过第三通孔23，圆锥台151穿过第五通孔32，定位柱15及圆锥台151分别对天线辐射单元20及引向片30进行定位。

本实施方式中，第二通孔22及第四通孔31的形状均为矩形，第三通孔23及第五通孔32的形状均为圆形。

同轴线缆40穿过底板11的第一通孔111及天线辐射单元20的焊接孔21，且同轴线缆40与焊接孔21的周向侧壁焊接。

固定座50上开设有供第三卡勾17穿过且与第三卡勾17卡接的第六通孔，抵接块16与固定座50的顶面抵接。

如此天线辐射单元20及引向片30均与支撑架10卡接及定位，安装方式简单且可重复拆卸，便于维修、更换，支撑架10通过第三卡勾17及抵接块16分别与固定座50上下两个侧面卡接，安装方式牢固，且支撑架10的底部面积较小，从而使得在多个支撑架10的底部与顶住之间形成间隙、及散热通道，对于密集型布置的天线，能够便于使用者用手或工具进入到间隙中进行安装或拆卸，同时起到较好的散热效果。

请参考图6至图8，天线辐射单元20包括电路基板、设置于电路基板的顶面的顶面振子单元24，设置于电路基板的底面的底面振子单元25，且顶面振子单元24与底面振子单元25垂直、正交设置。

顶面振子单元24包括伞状的第一振子2401及伞状的第二振子2402，第一振子2401的小头端与第二振子2402的小头端连接，第一振子2401的大头端与第二振子2402的大头端相互远离设置。

第一振子2401包括平行设置的第一巴伦241及第二巴伦242、分别与第一巴伦241及第二巴伦242远离第二振子2402的一端倾斜连接的第一接地臂246及第一信号臂247。

第一巴伦241朝向第二振子2402的一端设置有第一接地端243，第二巴伦242朝向第二振子2402的一端朝向第一巴伦241垂直延伸有第一延伸臂2415，第一延伸臂2415远离第二巴伦242的末端设置有第一信号端244。第一延伸臂2415使得第一信号端244靠近第一接地端243设置，便于布线及与同轴线缆40连接。

第二振子2402包括平行设置的第三巴伦2410及第四巴伦2411、分别与第三巴伦2410及第四巴伦2411远离第一振子2401的一端倾斜连接的第二接地臂248及第二信号臂249。

第三巴伦2410朝向第一振子2401的一端设置有第一接地端243且与第一巴伦241连接，第四巴伦2411朝向第一振子2401的一端与第二巴伦242及第一延伸臂2415连接。即第二振子2402与第一振子2401共用第一信号端244。

第一延伸臂2415的两侧还分别设置有第一搭接桥2414。

第一接地臂246、第一信号臂247、第二接地臂248及第二信号臂249上还开设有第一电感调节缺口2412，通过设置第一电感调节缺口2412的宽度及深度，可以调节其电感大小。

第一巴伦241朝向第二巴伦242突出设置有至少两个第一凸块，第二巴伦242朝向第一巴伦241且相对第一凸块突出设置有第二凸块，第一巴伦241、第二巴伦242、第一凸块与第二凸块所围成的区域形成顶部馈电缝隙245；同理第三巴伦2410朝向第四巴伦2411突出设置有至少两个第三凸块，第四巴伦2411朝向第三巴伦2410且相对第三凸块突出设置有第四凸块，第三巴伦2410、第四巴伦2411、第三凸块及第四凸块所围成的区域也形成顶部馈电缝隙245。顶部馈电缝隙245用于调节天线的特性阻抗。如信号从特性阻抗为50欧姆的同轴电缆输入，然后转化到微带双线(即信号臂及接地臂)上，再传输到两个振子上，最后辐射到空间。同轴电缆到微带双线的转化装置同时也起到了巴伦的作用(即巴伦)。同轴电缆转化到两个并联的微带双线上，需要并联后的微带双线的特性阻抗与同轴电缆相匹配，因此要求微带双线的特性阻抗为100欧姆，并联后为50欧姆，因此可调节微带双线之间的缝隙宽宽度，使之特性阻抗为100欧姆。

底面振子单元25包括伞状的第三振子2501及伞状的第四振子2502，第三振子2501的小头端与第四振子2502的小头端连接，第三振子2501的大头端与第四振子2502的大头端相互远离设置。

第三振子2501包括平行设置的第五巴伦251及第六巴伦252、分别与第五巴伦251及第六巴伦252远离第四振子2502的一端倾斜连接的第三信号臂256及第三接地臂257。

第五巴伦251朝向第四振子2502的一端设置有第二信号端254。

第六巴伦252朝向第四振子2502的一端设置有第二接地端253。

第四振子2502包括平行设置的第七巴伦2510及第八巴伦2511、分别与第七巴伦2510及第八巴伦2511远离第三振子2501的一端倾斜连接的第四信号臂258及第四接地臂259。

第七巴伦2510朝向第三振子2501的一端与第五巴伦251及第二信号端254连接，即第四振子2502与第三振子2501共用第二信号端254。

第八巴伦2511朝向第三振子2501的一端与第六巴伦252及第二接地端253连接，即第四振子2502与第三振子2501共用第二接地端253。

第三信号臂256、第三接地臂257、第四信号臂258及第四接地臂259上还开设有第二电感调节缺口2512，通过设置第二电感调节缺口2512的宽度及深度，可以调节其电感大小。

第五巴伦251朝向第六巴伦252突出设置有至少两个第五凸块，第六巴伦252朝向第五巴伦251且相对第五凸块突出设置有第六凸块，第五巴伦251、第六巴伦252、第五凸块与第六凸块所围成的区域形成底部馈电缝隙255；同理第七巴伦2510朝向第八巴伦2511突出设置有至少两个第七凸块，第八巴伦2511朝向第七巴伦2510且相对第七凸块突出设置有第八凸块，第七巴伦2510、第八巴伦2511、第七凸块与第八凸块所围成的区域也形成底部馈电缝隙255。

顶面振子单元24的大头端的两侧与底面振子单元25的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域26。如此在振子末端重叠，以增加电容耦合，提升天线带宽，使得天线在46％的带宽内电压驻波比小于1.5，整个天线为印制平面状，结构简单、成本低、便于加工。

第五巴伦251与第六巴伦252之间设置有第二搭接桥2514，第二搭接桥2514搭接第一巴伦241的第一接地端243及第二巴伦242的第一接地端243，第二搭接桥2514的中部开设有过线孔，过线孔处的周围设置有绝缘层，过线孔供连接第一信号端244的导体穿过而不会与第二搭接桥2514连接。

其中一个第一搭接桥2414与第二接地端253连接，一个第一搭接桥2414与第二信号端254连接，用于使得第二接地端253与第二信号端254的电性距离缩短，便于布线及连接同轴线缆40。

本实施方式中，与第二接地端253连接的第一搭接桥2414通过第一中间导电单元与第一接地端243连接，与第二信号端254连接的第一搭接桥2414通过第二中间导电单元与第一信号端244连接，如此，同轴线缆40只需要与两个第一搭接桥2414连接即可。

激励电流如图6至图8中的箭头所示，同轴电缆的外皮和内芯电流相反，使得并行微带双线上的电流反相，在远区辐射场相互抵消。如图8的右下角所示，第四信号臂258中的电流向上流动，第四接地臂259中的电流向右流动，合成产生+45°极化的电磁波。同理左上角也产生+45°极化的电磁波，第三振子2501与第四振子2502的波长间距约0.6个波长左右，组成一个二元阵提升天线增益。该设计还可以省去1分2功分网络。

同理，第一振子2401与第二振子2402的两端分别形成两个-45°极化的电磁波。

本技术方案采用同轴线缆至双印制线设计，实现了巴伦的平衡－不平衡转换，解决了常规巴伦尺寸大的问题，且同轴电缆具备良好的电磁屏蔽效果，使得两个振子馈线上的耦合几乎为零，且两个振子相互正交，使得该双极化天线辐射单元且有非常高的端口隔离度，两个端口的隔离度大于33dB。

两个正交的振子由两根同轴电缆进行馈电，可以同时馈入两路不同信号，实现天线单元同时±45°双极化辐射。

引向片30在天线辐射单元20的上方，能够增加引向辐射，汇聚天线辐射能量，减少波束宽度，提升天线增益。

顶面振子单元24及底面振子单元25通过馈电连接，直接集成在PCB板的顶面及底面，使得天线的增益提高，且加工方便，重量轻，指标好，覆盖效果好。

请参考图9至图11，本实用新型的第二实施方式中，第三卡勾17包括从底板11的外侧面向下延伸的连接部171、第一端与连接部171的底部连接的V形弹性件172，与V形弹性件172的第二端靠近连接部171的一侧向上延伸的挡片173，V形弹性件172的第二端位于底板11的外侧。

第三卡勾17与固定座50卡接时，固定座50先挤压V形弹性件172变形，固定座50越过V形弹性件172的第二端后与挡片173抵接。如此使得在向上拉动第三卡勾17时，V形弹性件172会提供一个阻力，使得第三卡勾17无法被拔出，若要拔出第三卡勾17，则需要使得挡片173或者V形弹性件172的第二端朝向V形弹性件172的第一端移动变形，使得V形弹性件172的第二端从固定座50的第六通孔。而图3中的第三卡勾17在向上拉动时，会向内发生变形而被拔出，可能导致误操作而使得第三卡勾17不期望的拔出。

与现有技术相比，本实用新型的天线辐射单元包括电路基板、设置于电路基板的顶面的顶面振子单元24，设置于电路基板的底面的底面振子单元25，顶面振子单元24与底面振子单元25垂直设置，顶面振子单元24包括伞状的第一振子2401及伞状的第二振子2402，第一振子2401的小头端与第二振子2402的小头端连接，第一振子2401的大头端与第二振子2402的大头端相互远离设置；第一振子2401包括平行设置的第一巴伦241及第二巴伦242、分别与第一巴伦241及第二巴伦242远离第二振子2402的一端倾斜连接的第一接地臂246及第一信号臂247；第二振子2402包括平行设置的第三巴伦2410及第四巴伦2411、分别与第三巴伦2410及第四巴伦2411远离第一振子2401的一端倾斜连接的第二接地臂248及第二信号臂249；底面振子单元25包括伞状的第三振子2501及伞状的第四振子2502，第三振子2501的小头端与第四振子2502的小头端连接，第三振子2501的大头端与第四振子2502的大头端相互远离设置；第三振子2501包括平行设置的第五巴伦251及第六巴伦252、分别与第五巴伦251及第六巴伦252远离第四振子2502的一端倾斜连接的第三信号臂256及第三接地臂257；第四振子2502包括平行设置的第七巴伦2510及第八巴伦2511、分别与第七巴伦2510及第八巴伦2511远离第三振子2501的一端倾斜连接的第四信号臂258及第四接地臂259，顶面振子单元24的大头端的两侧与底面振子单元25的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域26。如此结构简单、成本低、便于安装、一致性及稳定性较好、易于自动化生产。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种天线辐射单元，其特征在于：包括电路基板、设置于电路基板的顶面的顶面振子单元，设置于电路基板的底面的底面振子单元，顶面振子单元与底面振子单元垂直设置，顶面振子单元包括伞状的第一振子及伞状的第二振子，第一振子的小头端与第二振子的小头端连接，第一振子的大头端与第二振子的大头端相互远离设置；第一振子包括平行设置的第一巴伦及第二巴伦、分别与第一巴伦及第二巴伦远离第二振子的一端倾斜连接的第一接地臂及第一信号臂；第二振子包括平行设置的第三巴伦及第四巴伦、分别与第三巴伦及第四巴伦远离第一振子的一端倾斜连接的第二接地臂及第二信号臂；底面振子单元包括伞状的第三振子及伞状的第四振子，第三振子的小头端与第四振子的小头端连接，第三振子的大头端与第四振子的大头端相互远离设置；第三振子包括平行设置的第五巴伦及第六巴伦、分别与第五巴伦及第六巴伦远离第四振子的一端倾斜连接的第三信号臂及第三接地臂；第四振子包括平行设置的第七巴伦及第八巴伦、分别与第七巴伦及第八巴伦远离第三振子的一端倾斜连接的第四信号臂及第四接地臂，顶面振子单元的大头端的两侧与底面振子单元的大头端的两侧在竖直方向上存在投影相重合的重合区域。

2.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第一接地臂、第一信号臂、第二接地臂及第二信号臂上均开设有第一电感调节缺口。

3.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第三信号臂、第三接地臂、第四信号臂及第四接地臂上均开设有第二电感调节缺口。

4.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第一巴伦朝向第二巴伦突出设置有至少两个第一凸块，第二巴伦朝向第一巴伦且相对第一凸块突出设置有第二凸块；第三巴伦朝向第四巴伦突出设置有至少两个第三凸块，第四巴伦朝向第三巴伦且相对第三凸块突出设置有第四凸块；第一巴伦、第二巴伦、第一凸块及第二凸块所围成的区域，以及第三巴伦、第四巴伦、第三凸块及第四凸块所围成的区域，均形成顶部馈电缝隙。

5.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第五巴伦朝向第六巴伦突出设置有至少两个第五凸块，第六巴伦朝向第五巴伦且相对第五凸块突出设置有第六凸块；第七巴伦朝向第八巴伦突出设置有至少两个第七凸块，第八巴伦朝向第七巴伦且相对第七凸块突出设置有第八凸块；第五巴伦、第六巴伦、第五凸块与第六凸块所围成的区域，以及第七巴伦、第八巴伦、第七凸块与第八凸块所围成的区域，均形成底部馈电缝隙。

6.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第一巴伦朝向第二振子的一端设置有第一接地端，第二巴伦朝向第二振子的一端朝向第一巴伦垂直延伸有第一延伸臂，第一延伸臂远离第二巴伦的末端设置有第一信号端；第三巴伦朝向第一振子的一端设置有第一接地端且与第一巴伦连接，第四巴伦朝向第一振子的一端与第二巴伦及第一延伸臂连接。

7.如权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于：所述第五巴伦朝向第四振子的一端设置有第二信号端，第六巴伦朝向第四振子的一端设置有第二接地端，第七巴伦朝向第三振子的一端与第五巴伦及第二信号端连接，第八巴伦朝向第三振子的一端与第六巴伦及第二接地端连接。