CN210404038U - 紧凑型多端口电调天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了紧凑型多端口电调天线，其包括金属反射板、隔离腔以及相互平行设置在所述金属反射板上的至少两个同水平轴辐射阵列；每一同水平轴辐射阵列包括间隔排列的高低频嵌套辐射体和高频辐射体组，且首尾端均为高低频嵌套辐射体；所述高频辐射体组设置在隔离腔内。采用高低频嵌套辐射体和高频辐射体组的紧凑型结构可减少了天线的体积及迎风面，可节省宝贵的天馈资源；同时，隔离腔可抑制高频辐射单元在水平方向图在3dB线产生的电平跌落导致的波瓣宽度突然变小，通过隔离腔的设计有助于辐射方向图的一致性，可保证良好的覆盖范围，防止对领区产生干扰。

Description

紧凑型多端口电调天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信技术领域，更具体地，涉及紧凑型多端口电调天线。

背景技术

通信运营商和设备运营商都曾提过，未来制约无线通信发展的一大因素将会是天线及其他小型化组件的缺乏。为迎接超高清多媒体通信、规模蜂窝物联网、车联网及工业制造等应用，运营商首先采用增加网络覆盖的密度，来提升网络流量的办法来应对，其次就是使用多个天线阵列在相对较短的范围内操纵和加速数据传输，既使用MIMO技术来实现多发多收。但随着基站建设的密度日益增大，在空间有限、人口密度大的繁华城区，或对建设严格管控的旅游景点，移动运营商建网选址愈发困难，站点租金高，并随着公众对视觉污染和电磁污染重视等因素，使基站天线发展近年来一直受到业界的关注，因此小型化多制式多频段的基站天线的研发也尤为重要。

多制式多频段天线一般采用上下排列或左右肩对肩排列，这样虽然能保证增益、旁瓣等指标，但往往会造成天线超长或超宽，迎风面积大、占用天馈空间大、交叉计划比恶化等缺点，而且如果多频天线不同频段的带宽超宽的时候，以上不足将会被放大。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，本实用新型提供了一种多频段、带宽超宽、小型化紧凑型多端口电调天线。

为达到上述目的，本实用新型采用了如下所述的技术方案：

紧凑型多端口电调天线，其包括金属反射板、隔离腔以及相互平行设置在所述金属反射板上的至少两个同水平轴辐射阵列；每一同水平轴辐射阵列包括间隔排列的高低频嵌套辐射体和高频辐射体组，且首尾端均为高低频嵌套辐射体；所述高频辐射体组设置在隔离腔内，有助于辐射方向图的一致性。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述高低频嵌套辐射体包括同竖向轴设置的高频辐射单元和低频辐射单元；所述低频辐射单元的偶极子辐射臂向下延伸形成一个锥形腔体，其内设置有固定柱，用于固定所述高频辐射单元，使得高低频嵌套辐射体中的所述高频辐射单元的辐射臂竖直方向上高出所述低频辐射单元的顶部。通过锥形腔体的设计破坏了产生高次模寄生耦合谐振分量电磁谐振结构，不会在倍频频率发生共模谐振，防止正好处于二倍频模式的高频方向图失真、畸变。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，在所述高低频嵌套辐射体中，所述低频辐射单元的固定柱的高度为h1，顶部直径为d1，h1为1/8-1/3个所述低频辐射单元中心频率波长，d1<h1。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，在所述高低频嵌套辐射体中，所述高频辐射单元的辐射臂竖直方向高出所述低频辐射单元的顶部，高出的高度为1/8~1/4个高频辐射单元中心频率波长。

通过如此设计，可防止高频方向图零点电平快速跌落导致主瓣覆盖出现盲区及信号衰减，特别是针对在高频的高频段2.4-2.6GHz中。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述金属反射板的尾部中心设置一个低频调角单元，其与所述低频辐射单元为同一规格。所述低频调角单元主要用于调节低频水平波束宽度，使其收敛在一定的范围内，达到良好的覆盖效果。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述低频调角单元通过四根同轴电缆馈电，对角的两个同轴电缆为一个极化，同一个极化的两根同轴电缆接入定向耦合器，定向耦合器的出口分别接入同水平轴辐射阵列的馈电网络。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述金属反射板的长边中心线上设置有反射条，每一同水平轴辐射阵列的轴线与所述金属反射板投影面积四等分线不重合，且往远离所述长边中心线方向偏离，所述投影面积四等分线平行所述长边中心线。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述反射条对应于所述高低频嵌套辐射体的位置开设有矩形槽；所述金属反射板侧板对应于所述高低频嵌套辐射体的位置开设有矩形缺口。

通过上述的设计，矩形槽和矩形缺口用于调节低频方向图，减小其低频的698-750MHz段的水平波束宽度。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述金属反射板短边两侧分别设置有凹槽，有利于低频的前后比及方向图的收敛性，此种结构相较于以往在反射板背面固定背射侧板提升前后比的方式更方便，具有一体成形、强度高等优点。

作为本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线的一种改进，所述隔离腔上平行于水平轴的腔边为带钝角折边的金属。此种隔离腔可抑制高频辐射单元在水平方向图在3dB线产生的电平跌落导致的波瓣宽度突然变小。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线，采用高低频嵌套辐射体和高频辐射体组的紧凑型结构可减少了天线的体积及迎风面，可节省宝贵的天馈资源；同时，隔离腔可抑制高频辐射单元在水平方向图在3dB线产生的电平跌落导致的波瓣宽度突然变小，通过隔离腔的设计有助于辐射方向图的一致性；天线方向图波瓣收敛一致性好，可保证良好的覆盖范围，防止对领区产生干扰；再者，本电调挑选良好的交叉极化比减少了不同极化之间的干扰，而且多制式多频段有利于不同网络的共站建址。

低频辐射单元的辐射臂形成的锥形腔体可抑制了落在高频辐射单元频率范围内的共模谐振，锥形腔体和隔离腔结合消除了高频水平波束的畸变。

通过低频调角单元调节低频水平波束宽度，保证了低频水平波瓣宽度的收敛性，达到良好的覆盖效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本实用新型电调天线的斜视图；

图2为本实用新型电调天线的侧视图；

图3为本实用新型电调天线的俯视图；

图4为本实用新型电调天线的低频部分馈电网络示意图；

图5为本实用新型加隔离腔与不加隔离腔的2.4GHz水平面方向图对比图，其中710为不加隔离腔在2.4GHz频点的水平方向图，720为加隔离腔在2.4GHz频点的水平方向图；

图6为本实用新型高频辐射单元固定与不固定在固定柱之上的2.6GHz水平面方向图对比图，其中810为高频辐射单元未固定在固定柱之上在2.6GHz频点的水平方向图，820为高频辐射单元固定在固定柱之上在2.6GHz频点的水平方向图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如背景技术所描述的，现有多制式多频段天线一般采用上下排列或左右肩对肩排列，这样虽然能保证增益、旁瓣等指标，但往往会造成天线超长或超宽，迎风面积大、占用天馈空间大、交叉计划比恶化等缺点，而且如果多频天线不同频段的带宽超宽的时候，以上不足将会被放大。

为了解决上述技术问题，如图1至3所示，本实用新型提供了紧凑型多端口电调天线，其包括金属反射板100、隔离腔200以及相互平行设置在所述金属反射板100上的至少两个同水平轴辐射阵列；每一同水平轴辐射阵列包括间隔排列的高低频嵌套辐射体300和高频辐射体组，且首尾端均为高低频嵌套辐射体300；所述高频辐射体组设置在隔离腔200内，有助于辐射方向图的一致性。

其中，每一所述高低频嵌套辐射体300包括同竖向轴设置的高频辐射单元320和低频辐射单元310，每一高频辐射体组由至少两个高频辐射单元320同水平轴方向并排组成。所述高低频嵌套辐射体300的高频辐射单元320竖直方向上高于所述高频辐射体组的高频辐射单元320。

上述紧凑型多端口电调天线，采用高低频嵌套辐射体300和高频辐射体组的紧凑型结构可减少了天线的体积及迎风面，可节省宝贵的天馈资源；同时，隔离腔200可抑制高频辐射单元320在水平方向图在3dB线产生的电平跌落导致的波瓣宽度突然变小，通过隔离腔200的设计有助于辐射方向图的一致性；天线方向图波瓣收敛一致性好，可保证良好的覆盖范围，防止对领区产生干扰；再者，本电调挑选良好的交叉极化比减少了不同极化之间的干扰，而且多制式多频段有利于不同网络的共站建址。

需要说明的是，每一同水平轴辐射阵列包括间隔排列的高低频嵌套辐射体300和高频辐射体组，且首尾端均为高低频嵌套辐射体300，可以理解为：一同水平轴辐射阵列中低频辐射单元310的数量为N（N≥2），则高频辐射单元320的数量为3*N-2，其中，高频辐射体组包括2个同水平轴并排设置的高频辐射单元320，即两个高低频嵌套辐射体300之间设置有两个高频辐射单元320的方式进行排布。

优选方案中，每一所述高频辐射体组中高频辐射单元320的数量为2，可兼顾高低频阵列间距，以兼顾高低频E面方向图。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，以2个高低频嵌套辐射体300和由两个高频辐射单元320同水平轴并排组成的1个高频辐射体组，每一高低频嵌套辐射体300包括同竖向轴设置的高频辐射单元320和低频辐射单元310为例对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在多频阵列中，由于低频辐射单元310的尺寸较大，其波长正好处于高频辐射单元320波长的两部左右，高频辐射单元320辐射的信号容易与低频辐射单元310产生电磁谐振，从而再次衍生出二次辐射，导致对高频信号的干扰，具体表现在方向图变形、电平突变、系统隔离差等方面。为此，本实施例的所述低频辐射单元310外观呈碗状形，优选但不限定由铝合金压铸而成，量轻且一致性好，具体地，所述低频辐射单元310包括底座311、固定柱312和4对偶极子辐射臂313，其中4对偶极子辐射臂313向下延伸与所述底座311连在一起形成一个锥形腔体，其破坏了产生高次模寄生耦合谐振分量电磁谐振结构，不会在倍频频率发生共模谐振，防止正好处于二倍频模式的高频方向图失真、畸变。所述固定柱312与底座311同轴设置在所述锥形腔体内，用于固定所述高频辐射单元320，使得高低频嵌套辐射体300中的所述高频辐射单元320的辐射臂竖直方向上高出所述低频辐射单元310的顶部。通过高低频嵌套的方式，比高低频辐射单元310肩并肩的方案节省了大量空间。

进一步地，所述底座311优选但不限定为圆形底座311。如图2所示，所述固定柱312优选但不限定为金属圆形柱体，其高度设定为h1，顶部直径设定为d1，h1约为1/8-1/3个所述低频辐射单元310中心频率波长，其中h1实际上为略大于0.25个低频辐射单元310中心频率波长，限定d1<h1的意义在于，低频辐射单元310的圆形开口直径也是0.25个低频辐射单元310中心频率波长，如果d1>h1，固定柱312将会是底部窄上部宽的倒锥形，不利于低频振子的脱模。

需要说明的是，上述底座311和固定柱312并不限定为圆形，圆形仅仅是便于脱模而设计的，实际上也是可以采用其他规则图形结构设计，如方形、多边形等。

更进一步地，所述高频辐射单元320的辐射臂竖直方向上高出所述低频辐射单元310的顶部，高出的高度约为1/8~1/4个高频辐射单元320中心频率波长。低频辐射单元310的4个辐射臂相当于是嵌套内的高频辐射单元320的反射腔，如果固定柱312没有高度或太矮，整个高频辐射单元320完全陷入反射腔中，会导致高频H面畸变。

通过如此设计，将高频辐射单元320嵌套固定在低频辐射单元310的金属圆形柱体上，可防止高频方向图零点电平快速跌落导致主瓣覆盖出现盲区及信号衰减，这一特点在高频的高频段2.4-2.6GHz中尤为明显，图6为高低频嵌套辐射体中高频辐射单元固定与不固定在固定柱之上在2.6GHz水平面方向图对比，其中810为高频辐射单元不固定在固定柱之上在2.6GHz频点的水平方向图，820为高频辐射单元固定在固定柱之上在2.6GHz频点的水平方向图。

进一步地，所述隔离腔200优选为长方形金属围腔，具体地，其包括横向腔边210和竖向腔边220，其中平行于水平轴的横向腔边210为带钝角θ折边211的金属L板，折边的方向为朝向所述隔离腔200外侧；垂直于水平轴的竖向腔边220为金属L板，不带钝角折边，避免影响隔离效果。更进一步地，隔离腔200内的两个高频辐射单元320之间可增设一金属L板，实现进一步调节隔离，可此金属L板非必须，可根据实际情况酌情添加。

所述隔离腔200把两个高频辐射单元320围在一起，可抑制高频单元在水平方向图在3dB线产生的电平跌落导致的波瓣宽度突然变小，图5为加隔离腔200与不加隔离腔200高频2.4GHz频点水平方向图对比图，710为不加隔离腔200在2.4GHz频点的水平方向图，720为加隔离腔200在2.4GHz频点的水平方向图。

更优选地，还可以在所述高低频嵌套辐射体300平行于水平轴的两侧也设置带钝角折边的金属L板330，有利于高频不同频点H面波瓣宽度的收敛及前后比。

进一步地，所述金属反射板100的尾部中心设置一个低频调角单元400，其与所述低频辐射单元310为同一规格。所述低频调角单元400主要用于调节低频水平波束宽度，使其收敛在一定的范围内，达到良好的覆盖效果。

如图4所示，上述低频调角单元400通过4根同轴电缆馈电，以+45极化为例，所述低频调角单元400背面同轴馈电电缆610、620为+45极化，另外两根馈电电缆为-45极化，其中馈电电缆610接入三分支定向耦合器630的IN1口，通过定向耦合器630的OUT1口接入一同水平轴辐射阵列+45极化移相器650，馈电电缆620接入三分支定向耦合器630的IN2口，馈电电缆620接入三分支定向耦合器630的IN2口后，通过OUT2口接入另一同水平轴辐射阵列+45极化移相器650；其余的低频辐射单元310同一极化的两根馈电电缆接入一出二的焊夹，再通过低通滤波器640后接入移相器网络，即每个低频辐射单元310均含两个低通滤波器2个，低通滤波器640的数量为低频辐射单元310的两倍。

如图1至3所示，所述金属反射板100的长边中心线上设置有反射条500，每一同水平轴辐射阵列的轴线与所述金属反射板100投影面积四等分线不重合，且往远离所述长边中心线方向偏离，所述投影面积四等分线平行所述长边中心线。所述金属反射板100、隔离腔200和反射条500非导电接触。具体地，如图3所示，所述反射条500位于所述金属反射板100的长边中心线，即天线的法线中心线上，把金属反射板100分成左右两部分，位于左部120的同水平轴辐射阵列称为左辐射阵列，位于右部130的同水平轴辐射阵列称为右辐射阵列；左辐射阵列的轴线340与左部120的长边中心线121不重合，且相对所述左部120长边中心线121偏右，同理，右辐射阵列的轴线350相对右部130的长边中心线131偏左，左辐射阵列的轴线340和右辐射阵列的轴线350的横向距离约为0.7个低频辐射单元310中心频率波长。如此设计的主要作用为，控制H面波瓣宽度在本实施例需要的范围内，且一个偏左一个偏右，增加两者之间的横向距离有利于降低左辐射阵列和右辐射阵列之间的干扰。

进一步地，所述反射条500对应于所述高低频嵌套辐射体300的位置开设有矩形槽510；所述金属反射板100侧板对应于所述高低频嵌套辐射体300的位置开设有矩形缺口110。通过上述的设计，矩形槽510和矩形缺口110用于调节低频方向图，减小其低频的698-750MHz段的水平波束宽度。

进一步地，所述金属反射板100短边两侧分别设置有凹槽140，有利于低频的前后比及方向图的收敛性，此种结构相较于以往在反射板100背面固定背射侧板提升前后比的方式更方便，具有一体成形、强度高等优点。

通过上述的设计，本实用新型提供的紧凑型多端口电调天线，不仅具有小型化、轻量化、迎风面小等结构优点，还具有带宽超宽、辐射性能及电性能良好等优点，满足或优于运营商对多频带多系统基站天线的指标要求。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.紧凑型多端口电调天线，其特征在于，其包括金属反射板、隔离腔以及相互平行设置在所述金属反射板上的至少两个同水平轴辐射阵列；每一同水平轴辐射阵列包括间隔排列的高低频嵌套辐射体和高频辐射体组，且首尾端均为高低频嵌套辐射体；所述高频辐射体组设置在隔离腔内。

2.根据权利要求1所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述高低频嵌套辐射体包括同竖向轴设置的高频辐射单元和低频辐射单元；所述低频辐射单元的偶极子辐射臂向下延伸形成一个锥形腔体，其内设置有固定柱，用于固定所述高频辐射单元，使得高低频嵌套辐射体中的所述高频辐射单元的辐射臂竖直方向上高出所述低频辐射单元的顶部。

3.根据权利要求2所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，在所述高低频嵌套辐射体中，所述低频辐射单元的固定柱的高度为h1，顶部直径为d1，h1为1/8-1/3个所述低频辐射单元中心频率波长，d1<h1。

4.根据权利要求2或3所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，在所述高低频嵌套辐射体中，所述高频辐射单元的辐射臂竖直方向高出所述低频辐射单元的顶部，高出的高度为1/8~1/4个高频辐射单元中心频率波长。

5.根据权利要求2所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述金属反射板的尾部中心设置一个低频调角单元，其与所述低频辐射单元为同一规格。

6.根据权利要求5所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述低频调角单元通过四根同轴电缆馈电，对角的两个同轴电缆为一个极化，同一个极化的两根同轴电缆接入定向耦合器，定向耦合器的出口分别接入同水平轴辐射阵列的馈电网络。

7.根据权利要求1、2、3、5任一所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述金属反射板的长边中心线上设置有反射条，每一同水平轴辐射阵列的轴线与所述金属反射板投影面积四等分线不重合，且往远离所述长边中心线方向偏离，所述投影面积四等分线平行所述长边中心线。

8.根据权利要求7所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述反射条对应于所述高低频嵌套辐射体的位置开设有矩形槽；所述金属反射板侧板对应于所述高低频嵌套辐射体的位置开设有矩形缺口。

9.根据权利要求1所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述金属反射板短边两侧分别设置有凹槽。

10.根据权利要求1所述的紧凑型多端口电调天线，其特征在于，所述隔离腔上平行于水平轴的腔边为带钝角折边的金属。

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